PEEK模具在极端机械力与精密电化学之间起着关键的连接作用。它们作为绝缘套筒，能够承受实验室液压机的巨大挤压力而不会变形，同时隔离电极，防止电短路。
核心要点 要制造高性能的固态电池，必须将电解质粉末压缩成致密的颗粒，这需要一种既坚固耐用又绝缘的材料。PEEK是行业标准，因为它在高压下能保持结构稳定，同时又能防止金属模具可能引起的电短路。
工程挑战：致密化与隔离
极端压力的必要性
全固态电池的制造并非被动组装过程，而是一个高强度制造的挑战。
为了正常工作，必须将固态电解质粉末压缩成致密的颗粒状结构。
这需要施加100 MPa至500 MPa的可控压力。
为什么孔隙率是敌人
施加高压的主要目的是最大限度地减小固体颗粒之间的孔隙率。
通过消除空隙，可以显著提高电池的离子电导率。
此外，这种压力确保了电解质与电极活性材料之间最佳的固-固界面接触，这对于高效的能量传输至关重要。
模具材料的困境
这一要求在材料选择上造成了矛盾。
为了承受500 MPa的压力，模具通常需要硬化钢的强度。
然而，使用导电金属模具直接接触活性材料会在电极之间立即产生电短路，从而损坏电池。
为什么PEEK是最终解决方案
卓越的机械强度
聚醚醚酮（PEEK）之所以被选中，主要是因为其高结构稳定性。
与标准塑料在液压机载荷下会碎裂或变形不同，PEEK能够保持其形状和完整性。
它充当一个坚固的套筒，在粉末被垂直压缩时，能够约束膨胀粉末产生的侧向力。
关键的电气绝缘
虽然在此上下文中其机械性能类似于“金属替代品”，但PEEK保留了聚合物的电气特性。
在压制过程中，它充当一个高效的绝缘屏障。
这使得研究人员能够在不产生正负极之间电通路的情况下，施加必要的力来致密化电解质。
理解权衡
压力极限与钢材
虽然PEEK作为聚合物来说非常坚固，但它并非坚不可摧。
在压力上限（接近或超过500 MPa）时，与全钢外壳的装置相比，PEEK可能会随时间出现蠕变或变形。
热学考量
PEEK通常耐热性良好，但在特定的高温烧结过程中，与陶瓷或金属替代品相比，必须注意其热极限。
为您的目标做出正确选择
- 如果您的主要重点是最大化离子电导率：确保您的PEEK工具额定能够承受较高范围的压力（最高500 MPa），以实现尽可能低的孔隙率。
- 如果您的主要重点是防止组装失败：定期检查PEEK套筒是否有微裂纹，因为在高压下绝缘失效会导致立即发生短路。
PEEK将松散电解质粉末的原始潜力转化为功能性、高性能的储能单元。
总结表：
| 特性 | 固态电池成型要求 | 选择PEEK的原因 |
|---|---|---|
| 耐压性 | 必须承受100 MPa至500 MPa | 高结构稳定性；在高强度下抵抗变形。 |
| 电气性能 | 必须是非导电的，以防止短路 | 优良的绝缘体；防止电极之间的电通路。 |
| 孔隙率控制 | 需要最小化空隙以获得离子电导率 | 充当刚性套筒，确保高密度粉末压实。 |
| 耐用性 | 必须在重复循环中保持完整性 | 高机械韧性和耐化学腐蚀性。 |
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参考文献
- Haeseok Park, Hansu Kim. Lithium Deposition Site Controllable Sn-C Functional Layer for Lithium-Free All-Solid-State Battery. DOI: 10.2139/ssrn.5958164
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
