锂硫电池中保压功能的技术意义是什么？提升电池性能

保压功能是界面稳定性的根本保障。 在全固态锂硫电池的组装过程中，这项技术能力可确保复合正极、固体电解质层和锂金属负极之间紧密、连续的固-固接触。通过建立这种紧密的物理结合，压机成为最小化界面阻抗和促进有效离子传输的主要机制。

固态电池固有的问题是刚性层之间物理接触不良，导致高电阻。保压功能的核心意义在于其能够将无效的点对点接触转化为统一的低阻抗界面，直接释放电池的比能量潜力。

优化固-固界面

克服润湿性不足

与液体电解质不同，固态材料不会自然“润湿”或流入电极表面。

精密压机通过机械力将不同的层压合在一起。这消除了微观气隙，否则这些气隙会阻碍离子运动。

转变接触拓扑结构

在没有持续压力的情况下，电极和电解质之间的界面依赖于薄弱的点对点接触。

保压功能可以压平微观粗糙度。这会将界面转化为粘合的表面对表面结合，显著增加反应的活性面积。

确保内部均匀性

精密压机将力均匀地施加到电池的整个表面区域。

这种均匀性可以防止高电阻的局部“热点”。它确保电化学反应在整个电池中均匀发生，而不是集中在特定区域。

关键电化学影响

降低界面阻抗

紧密结合的主要技术优势是界面阻抗的急剧降低。

较低的阻抗意味着离子跨越边界时损失的能量更少（以热量的形式）。这直接提高了电池在运行过程中的效率。

提高比能量输出

在充电和放电循环过程中，平稳的跨界面锂离子传输至关重要。

通过促进这种传输，保压功能使电池能够实现其理论容量。这使得最终电池的比能量输出更高。

模拟运行环境

保压功能使研究人员能够模拟电池在实际电池组中的加压状态。

这确保了在组装和测试过程中收集的性能数据能够准确反映电池在商业应用中的行为。

管理机械应力和耐久性

抑制体积膨胀

锂硫电池在充电和放电循环过程中会经历显著的体积变化（呼吸）。

持续的压力可以机械地限制这种膨胀。这可以防止材料收缩时层与层之间发生物理分离（分层）。

防止枝晶穿透

松散的界面为锂枝晶的生长和穿透电解质提供了通道。

稳定的压力可保持致密的界面，物理上抑制枝晶的形成。这可以防止短路并延长电池的使用寿命。

了解权衡

过度加压的风险

虽然压力至关重要，但施加过大的力可能会造成破坏。

过大的压力可能会导致脆性固体电解质（如 LLZO）破裂。它还可能压碎复合正极的多孔结构，完全堵塞离子通道。

压力不足的后果

如果保压不稳定或压力过低，在剥离和电镀过程中会发生接触失效。

这会导致界面分离。一旦层分离，内部电阻就会飙升，电池容量会立即下降。

为您的目标做出正确选择

为了最大限度地提高组装过程的有效性，请根据您的具体性能目标定制您的压力策略：

如果您的主要重点是最大比能量： 优先采用可实现完全表面对表面接触的压力方案，以最小化阻抗并最大化离子流动。
如果您的主要重点是长期循环稳定性： 侧重于保持持续、适度的压力，以机械方式抑制体积膨胀并防止层随时间分层。

最终，所施加压力的精度与其大小同样关键；它是将独立组件转化为功能性、高性能能源系统的稳定力量。

总结表：

技术功能	对电池性能的影响	重要性级别
界面优化	消除微观气隙并确保表面对表面接触。	关键
阻抗降低	最小化离子电阻，促进有效的充电/放电。	高
体积管理	限制膨胀以防止分层和层分离。	必需
枝晶抑制	保持致密的界面以防止内部短路。	高
均匀性控制	通过确保均匀的电化学反应来防止局部热点。	中等

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参考文献

Yi Lin, John W. Connell. Toward 500 Wh Kg<sup>−1</sup> in Specific Energy with Ultrahigh Areal Capacity All‐Solid‐State Lithium–Sulfur Batteries (Small 29/2025). DOI: 10.1002/smll.202570225

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .