实验室压力机在全固态不对称超级电容器组装中的作用是什么？关键的组装作用

在全固态不对称超级电容器的组装中，实验室压力机的作用是向器件的层压结构施加均匀且精确的压力。通过压缩正极、固态电解质和负极，压力机产生了器件作为一个整体单元运行所必需的致密物理接触。

实验室压力机将松散的组件堆叠转化为高性能的储能器件。通过消除层之间的微观间隙，它最大限度地降低了接触电阻，并最大限度地提高了电荷转移的效率。

组装机制

全固态超级电容器的基本结构是一个由两个不同的电极组成的“三明治”，它们由固态电解质隔开。实验室压力机对该堆叠施加均匀的吨位压力。这种机械力将各层熔合在一起，确保固态电解质与阳极和阴极保持连续的界面。

这种压缩的主要目标是实现致密的界面接触。如果没有足够的压力，电解质和电极之间的空气间隙或松散连接将阻碍离子的流动。压力机确保这些功能层紧密结合，这对于器件的电化学性能至关重要。

使用实验室压力机的最直接好处是接触电阻（阻抗）的显著降低。通过物理地将材料压在一起，压力机优化了器件内的电通路。较低的电阻直接转化为更高的效率和更好的整体能量密度。

紧密的物理结合有利于界面电荷转移。压力优化了电极材料（如 MXenes 或金属氧化物）与电解质（如 PVA-KOH 凝胶）之间的离子传输效率。这对于实现超级电容器著称的高功率速率至关重要。

除了直接的电气性能外，压力机还确保了机械稳定性。它创建了一个牢固的结合，在重复的充电-放电循环过程中保持多层堆叠的物理完整性。这可以防止分层，并确保器件在其寿命内性能一致。

虽然主要组装涉及堆叠层，但实验室压力机通常在这一阶段之前起着至关重要的作用。

研究人员使用压力机将活性材料（如活性炭或多孔碳）、导电剂和粘合剂的混合物压制到集流体（如镍泡沫）上。施加压力（通常约为5 MPa）可确保活性材料与集流体之间实现优异的机械互锁。

这种预组装压缩产生了具有高压实密度和均匀质量分布的电极。均匀的电极可以准确计算比电容，并防止可能降低最终组装器件性能的内部电阻变化。

虽然压力很重要，但过大的力可能是有害的。施加过大的压力会压碎隔膜或电极材料的多孔结构，可能导致内部短路或堵塞离子通道。

如果压力机在整个表面区域上施加的压力不均匀，器件将遭受局部电阻变化。这可能导致电流分布不均、“热点”以及超级电容器过早失效。

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Hsieh‐Chih Chen, Hung‐Ju Yen. Fluorinated Hexa‐Peri‐Hexabenzocoronene Derivatives‐Modified CNT Scaffolds Enabling Ultrahigh Capacitance in Hierarchical NiCu‐LDH Hybrid Supercapacitors. DOI: 10.1002/smll.202507367

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .