加热型实验室液压机是无粘结剂电极的核心制造工具，它结合了高压（通常为 500 MPa）和受控加热（约 80 °C）来固化活性材料。该工艺迫使活性材料和特种溶剂的“粘土状”混合物直接粘附在集流体上，从而无需使用传统的聚合物胶粘剂。
该压机不仅用于成型材料，还能激活锂深度过冷溶剂（Li-DSS）的内在粘合特性。同时施加热量和力，可形成致密的、连续的离子和电子传输网络，从而在不使用有毒 NMP 溶剂或绝缘粘结剂的情况下制造出厚实、高负载的电极。
无粘结剂形成的机制
要理解压机的作用，必须了解它所实现的材料科学。在传统制造中，聚合物粘结剂将电极粘合在一起。在这种无粘结剂的方法中，压机通过物理和化学方式实现粘合。
激活“过冷”粘合剂
压机用于处理活性材料（例如 LiCoO2）、导电碳和 Li-DSS 的混合物。 当加热到80 °C时，混合物的粘度会发生变化，从而使液压均匀分布。
利用内在粘合性
主要参考资料强调，该工艺依赖于锂盐的内在粘附性和内聚性。 压机施加500 MPa的压力以最大化此效果，基本上将材料熔合为与铝箔自然粘合的固体结构。
消除绝缘体
由于压机促进了直接粘合，因此无需使用非导电聚合物粘结剂。 这样可以实现连续的离子和电子传输路径，而这在传统电极中常常被绝缘粘结剂所中断。
针对高负载和厚度的优化
对于高负载（通常超过 10 mg/cm²）的电极，简单的涂覆方法会失效。加热压机是实现致密化和结构完整性的解决方案。
实现高密度填充
厚电极通常存在孔隙率问题，这会浪费体积。 液压机对材料进行压实，以实现高密度填充，确保在给定体积内填充最大量的活性材料。
降低界面电阻
厚电极的一个主要挑战是颗粒与集流体之间的电阻。 通过精确施加压力，压机可确保内部颗粒与金属箔之间紧密接触，从而显著降低界面电阻。
确保均匀性
厚电极容易出现密度梯度（顶部密度大，靠近箔片处密度小）。 通过精确控制压力，可确保“粘土状”混合物在整个电极厚度上均匀压实。
理解权衡
虽然加热型液压机可提供优异的电化学性能，但它也带来了一些必须管理的特定加工挑战。
集流体变形风险
施加 500 MPa 的压力是极大的机械应力。 如果压机平板不完全平行，或者加压斜率过大，则有压碎或撕裂铝箔集流体的风险。
热管理精度
该工艺依赖于特定的温度（80 °C）来促进 Li-DSS 机制。 不精确的温度控制可能导致粘合不完全（温度过低）或溶剂降解（温度过高），从而损害电极的结构完整性。
为您的目标做出正确选择
加热型液压机是一种多功能工具，但其应用取决于您的具体性能指标。
- 如果您的主要关注点是体积能量密度：优先考虑高压力（接近 500 MPa），以最大程度地减少孔隙率并提高电极体积内活性物质的堆积密度。
- 如果您的主要关注点是倍率性能（功率）：专注于加热元件的精度，以确保 Li-DSS 形成最佳传输路径，从而最小化等效串联电阻（ESR）以实现更快的电荷传输。
- 如果您的主要关注点是工艺可扩展性：使用实验室压机确定在无粘结剂条件下粘合材料所需的精确压力-温度窗口，这将作为扩展到卷对卷热压延的基准。
加热型液压机将电极制造从简单的涂覆工艺转变为精确的热机械粘合操作。
总结表：
| 特性 | 在无粘结剂制造中的作用 |
|---|---|
| 高压 (500 MPa) | 确保高密度填充并降低颗粒间的界面电阻。 |
| 热量控制 (80 °C) | 激活 Li-DSS 的粘附特性，形成粘稠、粘土状的混合物。 |
| 直接粘合 | 无需使用非导电聚合物粘结剂和有毒的 NMP 溶剂。 |
| 结构完整性 | 防止厚电极中的密度梯度，实现均匀的离子/电子传输。 |
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参考文献
- Taku Sudoh, Kazuhide Ueno. Polymer-Assisted Deep Supercooling of Lithium Salts Enables Solvent-Free Liquid Electrolytes with Near Single-Ion Conduction. DOI: 10.26434/chemrxiv-2025-47qtw
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
