聚醚醚酮（PEEK）模具是全固态电池研究的最终选择，因为它们独特地结合了高机械强度、电绝缘性和化学惰性。它们使研究人员能够在极端压力下压制粉末样品，形成固体颗粒，然后立即在同一模具内进行电化学测试，从而确保数据的准确性和工艺效率。
核心优势 PEEK模具解决了固态电池测试中的“转移问题”。由于该材料既坚固又具有电绝缘性，因此压缩模具本身就充当电池外壳，无需移动易碎的样品颗粒，并确保测量信号不受外部干扰。
PEEK在电池工程中的关键作用
要理解为什么PEEK不可或缺，必须了解固态电池测试的具体物理要求。
承受高压环境
固态电池需要在阳极、阴极和电解质之间实现紧密的固-固接触。
为了实现这一点，实验室液压机和压力框架在循环过程中用于施加恒定的外部压力（通常约为15 MPa）。
PEEK具有优异的机械强度，能够承受反复的高压压制而不会发生明显变形。这种刚性确保了堆叠压力保持恒定，补偿了体积变化并抑制了锂剥离过程中的空隙形成。
确保电化学信号纯净
在标准的金属模具中，外壳本身是导电的，这可能导致电池短路或在数据中引入噪声。
PEEK提供了卓越的电绝缘性。这种特性使得模具本身可以充当测试电池。
通过将电池组件与外部环境隔离，PEEK确保在循环过程中捕获的信号仅来自电池内部的电化学过程，而不是来自外部干扰或短路。
与硫化物电解质的化学相容性
许多高性能固态电解质，特别是基于硫化物的电解质，具有高度反应性。
PEEK是化学惰性的，这意味着它在接触这些腐蚀性硫化物电解质时不会降解或发生反应。
这种稳定性对于长期循环至关重要，因为它可以防止可能污染样品或随着时间推移降解模具的副反应。
理解权衡
虽然PEEK是此应用的优越材料，但理解操作细节对于成功至关重要。
平衡压力和完整性
虽然PEEK很坚固，但它不像工具钢那样坚硬。在极端压力下，超出标准测试限制，它可能比金属部件变形更大。
保持恒定约束的重要性
仅使用PEEK模具通常不足以进行长期循环；它必须与维持压力的机制配合使用。
如补充数据所示，需要一个压力框架（使用弹簧或螺栓）来施加连续的机械约束。
如果仅依靠模具而没有外部框架，随着锂金属的膨胀和收缩，可能会导致界面处的接触损失，最终增加界面电阻并缩短电池寿命。
为您的目标做出正确选择
在设计全固态电池的实验装置时，请应用这些原则：
- 如果您的主要重点是电化学精度：优先选择PEEK模具，以消除信号干扰，并允许直接在模具内进行循环测试。
- 如果您的主要重点是长期循环寿命：确保您的PEEK模具与弹簧加载的压力框架集成，以抑制空隙形成和枝晶生长。
- 如果您的主要重点是材料兼容性：依靠PEEK测试基于硫化物的电解质，以防止在压制和测试阶段发生化学降解。
通过使用PEEK模具，您可以有效地将样品制备工具转变为高保真测试环境，从而弥合机械压缩和电化学性能之间的差距。
总结表：
| 特性 | 对固态电池研究的好处 |
|---|---|
| 电绝缘性 | 防止短路；确保纯电化学信号捕获。 |
| 机械强度 | 承受固-固接触所需的高压（约15 MPa）。 |
| 化学惰性 | 抵抗腐蚀性硫化物基电解质的降解。 |
| 集成设计 | 既是压制模具又是测试电池，消除了样品转移问题。 |
| 工艺效率 | 允许直接在模具内进行循环测试，无需移动易碎的颗粒。 |
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参考文献
- Dong‐Bum Seo, Sangbaek Park. Tailoring Artificial Solid Electrolyte Interphase via MoS2 Sacrificial Thin Film for Li-Free All-Solid-State Batteries. DOI: 10.1007/s40820-025-01729-w
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
