严格需要高精度实验室液压机，以将气体扩散层（GDL）、催化层和集流体机械粘合为单个、内聚的空气电极。通过施加精确、均匀的压力，压机消除了这些组件之间的间隙，形成能够高效电子传输的统一结构。
该设备的主要功能是最大限度地降低欧姆极化电阻并防止电极失效。高精度压缩可确保结构稳定性，以承受长期电化学循环而不发生分层。
优化电化学性能
金属-空气电池的性能在很大程度上取决于电子在空气电极中的传输情况。液压机解决了这一传输过程中的特定物理障碍。
降低欧姆极化
液压机最关键的作用是降低欧姆极化电阻。
当镍网或碳纸等材料松散地放置在催化层上时，接触点薄弱且数量少。这会导致高电阻。
通过施加高压，压机最大限度地增加了层之间的表面积接触，为电子提供了高导电通路。
增强界面接触
为了正确工作，催化剂颗粒必须与导电支撑物保持稳定的电接触。
压机将催化剂层和 GDL 压实成统一的整体。这确保了催化剂中的活性位点在整个放电过程中保持电连接，直接提高了功率输出。
确保机械完整性
金属-空气电池在运行过程中会承受巨大的应力。需要压机来确保电极能够承受这些物理要求。
防止分层
在长期电化学循环过程中，电极容易发生层间剥离或分层。
如果层分离，内部导电网络就会断裂，导致电池迅速失效。
液压机将这些层熔合为一体，抵抗分离，显著延长了电池的循环寿命。
均匀的结构密度
精度对于确保电极在其整个表面上具有均匀的厚度和密度至关重要。
不均匀的压力会导致接触不良或厚度不均的区域。这将导致电流分布不均，可能产生“热点”，从而更快地降级电池。
理解权衡
虽然高压是有益的，但设备“高精度”方面同样重要。这不仅仅是施加最大力的问题；而是施加正确力的问题。
精度不足的风险
如果压力过低或不均匀，界面接触将保持不佳。这会导致高内阻和负载下的电压下降。
相反，虽然并非在每个基本设置中都明确详细说明，但专家必须考虑到过度施加压力于多孔材料（如 GDL）可能会压碎空气扩散所需的孔隙。
因此，要求不仅是压机，而是能够保持特定吨位（例如，特定的 MPa 目标）的高精度压机，以平衡电导率和材料完整性。
为您的目标做出正确选择
在配置电极制备过程时，您的特定性能目标决定了您如何使用压机。
- 如果您的主要重点是最大功率输出：优先考虑最大化界面密度以降低内阻和欧姆极化的压力协议。
- 如果您的主要重点是长期循环稳定性：侧重于确保最强的机械结合力的压制参数，以防止随着时间的推移发生分层。
精确压制的空气电极是兼具强大和耐用性的金属-空气电池的基础。
摘要表：
| 关键要求 | 对空气电极性能的影响 | 对金属-空气电池的好处 |
|---|---|---|
| 界面接触 | 最大限度地减少 GDL、催化剂和集流体之间的间隙 | 降低欧姆极化电阻 |
| 机械粘合 | 将各层熔合为单个、内聚的结构 | 防止循环过程中的分层 |
| 压力精度 | 平衡材料密度与气体扩散孔隙率 | 确保电流分布均匀 |
| 结构密度 | 在整个表面提供一致的厚度 | 延长长期电化学稳定性 |
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参考文献
- Benhua Ma, Jiehua Liu. Breaking the Polarization Bottleneck: Innovative Pathways to High-Performance Metal–Air Batteries. DOI: 10.3390/batteries11080315
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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