实验室压机和精密涂布设备是 BPQB 和 TPQB 纽扣电池可靠电极制造的基石。它们之所以至关重要，是因为它们能够确保由活性材料、导电炭和粘合剂组成的混合浆料以精确的厚度和恒定的压力均匀固定在集流体上。这种机械均匀性可最大限度地减少接触电阻并最大限度地提高颗粒间的连接性，这是评估电化学性能（尤其是在高倍率充放电循环下）的先决条件。
核心要点 如果没有标准化的物理结构，BPQB 和 TPQB 材料的内在化学性质就无法被准确评估。精密设备消除了制造过程中的变量——例如厚度不均或电气接触不良——从而确保测试数据反映材料的真实能力，而不是电极组件的缺陷。
优化电化学连接
最小化接触电阻
这些设备的主要功能是降低化学物质与电子之间的屏障。通过施加受控压力，实验室压机将活性颗粒紧密压合到导电炭和集流体上。
提高高倍率性能
特别是对于 TPQB 阴极，低电阻在高倍率充放电循环中至关重要。精密压制可确保即使在快速离子运动的应力下，电气通路也能保持完整，从而防止可能导致测试结果失真的虚假电压下降。
建立均匀导电性
精密涂布设备可确保浆料均匀分布在基材上。这可以防止出现高电阻的“热点”或活性低的区域，从而确保整个电极表面都能平等地为电池容量做出贡献。
结构完整性和密度
增强机械结合
仅仅干燥通常不足以使电极保持完整。实验室压机（通常用于“压延”）将粘合剂和活性材料与集流体机械联锁，防止在电池循环引起的体积膨胀和收缩过程中发生分层或脱落。
控制孔隙率和密度
机械致密化可调节电极的孔隙率。这对于平衡两种相互竞争的需求至关重要：制造高体积能量密度的致密电极，同时保持足够的孔隙率供电解液渗透并促进离子传输。
确保物理一致性
精密工具可消除电极厚度的变化。精确计算比容量需要均匀的厚度，并确保纽扣电池壳内部的物理堆叠压力在多个样品之间保持一致。
保证数据可重复性
消除边缘缺陷
使用压机冲切电极圆片时，需要精确切割出干净的边缘，避免产生“毛刺”。切割电极边缘的金属毛刺是内部短路的主要原因，会导致测试电池失效。
一致的质量负载
为了获得可重复的数据，活性材料的量（质量负载）在每个纽扣电池中必须相同。精密涂布和冲切可确保每个 12 毫米或 13 毫米的圆片都含有完全相同的材料量，从而减少测试误差。
理解权衡
过度致密化的风险
虽然压制可以降低电阻，但施加过大的压力可能会适得其反。它可能会压碎活性材料颗粒或完全封闭孔隙，阻止电解液润湿材料。这会导致离子传输不良和容量降低，尽管电阻很低。
加工不足的风险
相反，压力不足会导致电极“蓬松”且多孔。这会导致机械粘附力弱和内部电阻高。活性材料可能会在循环过程中从集流体上脱落，导致容量快速衰减，这看起来像是材料失效，但实际上是制造失败。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地发挥设备的效用，请根据您的具体研究目标调整您的加工参数：
- 如果您的主要重点是高倍率性能： 优先考虑更高的压制力以最小化接触电阻，确保 TPQB 材料的电气通路尽可能高效。
- 如果您的主要重点是循环寿命稳定性： 专注于找到最佳的压力“甜蜜点”，以最大限度地提高机械粘附力而不压碎颗粒结构，确保电极能够承受反复膨胀。
- 如果您的主要重点是数据可重复性： 优先考虑涂布厚度和冲切模具的精度，以确保每个纽扣电池都具有相同的质量负载和干净、无毛刺的边缘。
最终，这些工具将化学浆料转化为精密组件，将不稳定的变量转化为您研究中可控的常数。
总结表：
| 工艺步骤 | 所需设备 | 对电极性能的影响 |
|---|---|---|
| 浆料涂布 | 精密涂布机 | 确保厚度均匀和质量负载一致 |
| 致密化 | 实验室压机/压延机 | 最小化接触电阻并优化孔隙率 |
| 圆片制备 | 精密冲切模具 | 消除边缘毛刺，防止内部短路 |
| 机械结合 | 加热/手动压机 | 防止电池循环过程中的分层 |
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参考文献
- Susu Li, Yuesheng Li. Molecular Engineering Empowers Phenanthraquinone Organic Cathodes with Exceptional Cycling Stability for Lithium‐ and Aqueous Zinc‐Ion Batteries. DOI: 10.1002/advs.202506749
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
