专用电池测试模具是确保全固态钠电池（ASSIBs）在运行期间结构完整性的重要工具。由于这些电池在充电和放电循环过程中会经历剧烈的体积膨胀和收缩，模具会施加恒定的工作压力——通常高达 70 MPa——以抵消内部机械应力并保持组件接触。
核心见解 固态电池缺乏液态电解质的流动性，这意味着它们无法自然适应体积变化。测试模具的主要功能是提供外部机械补偿，防止电池内部层分离或破裂，这是导致性能失效的主要原因。
体积膨胀的挑战
管理内部应力
在循环过程中，ASSIB 中的活性材料并非保持静态；它们会“呼吸”。随着离子的移动，材料会发生显著的体积膨胀和收缩，在电池堆叠内部产生巨大的内部应力。
防止材料脱落
在没有外部约束的情况下，这种物理运动会导致组件分离。主要参考资料强调，这会导致活性材料从集流体或固态电解质上脱落。
避免微裂纹
不受控制的体积变化会导致固态电解质层破裂。通过模具施加恒定压力对于防止微裂纹的形成至关重要，微裂纹会永久性地破坏离子传输路径。
恒定压力的作用
确保界面连接性
专用模具可确保固-固界面——电极与电解质的接触面——保持紧密的物理接触。通过施加恒定的机械堆叠压力，模具可以补偿材料的“呼吸”。
最小化界面阻抗
保持这种紧密的接触对于保持低界面阻抗是必要的。如果层发生轻微分离（分层），电阻会增加，电池有效移动电荷的能力会受到损害。
稳定长期性能
压力调节直接关系到循环寿命。证据表明，保持恒定的压力环境可以实现高稳定性，例如在300 次循环后保持 94.4% 的容量。
理解权衡
高压要求
稳定这些电池所需的压力非常大。主要参考资料引用了70 MPa，补充数据表明类似化学物质需要60 MPa。这意味着电池需要重型机械约束才能运行，与液态电解质电池相比，这是一个重大的工程限制。
依赖精密硬件
测试数据的可靠性完全取决于模具保持恒定压力的能力，而不仅仅是初始压力。如果模具无法主动补偿膨胀（使用弹簧或气动系统），变化的内部应力将导致数据不一致和过早的电池失效。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高固态电池测试的可靠性，请根据您的具体目标调整您的机械设置：
- 如果您的主要关注点是循环寿命：确保您的测试模具能够保持恒定压力（例如 70 MPa），以防止微裂纹并在数百次循环中实现高容量保持率。
- 如果您的主要关注点是界面质量：优先选择具有精密压力补偿功能的模具，以最小化界面阻抗并防止活性材料分层。
通过机械约束电池以抵消其自然的体积变化，您可以弥合理论化学与实用、持久的储能之间的差距。
总结表：
| 特征 | 对 ASSIB 性能的影响 | 专用模具的优势 |
|---|---|---|
| 体积变化 | 导致膨胀/收缩和内部应力 | 提供 60-70 MPa 的机械补偿 |
| 界面接触 | 分离导致高界面阻抗 | 确保紧密的固-固界面连接性 |
| 结构完整性 | 材料脱落和微裂纹 | 防止层分层和断裂 |
| 循环稳定性 | 过早失效和容量损失 | 实现高容量保持率（例如，300 次循环后为 94.4%） |
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参考文献
- Meng Wu, Li‐Zhen Fan. Fluorinated amorphous halides with improved ionic conduction and stability for all-solid-state sodium-ion batteries. DOI: 10.1038/s41467-025-58113-w
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
