实验室手动或自动压片机在制备锂硫（Li-S）电池电极片的过程中至关重要，以确保关键的电化学和机械稳定性。通过施加精确的轧制或平面压力，压片机对涂覆的电极进行压实，以改善正极材料（如负载硫的SAPTC@PCS）与集流体之间的接触紧密度，直接降低界面电阻，并优化电极结构以实现高性能循环。
实验室压片机的核心功能是机械调控电极的微观结构。它在降低孔隙率以增强电子流动与保持离子传输通道之间取得平衡，这种平衡对于维持高硫负载量至关重要。
优化电接触和稳定性
降低界面电阻
压片机的主要作用是最大限度地减小组件之间的物理间隙。通过施加机械力，压片机确保活性硫材料与集流体之间紧密接触。
这种紧密的接触显著降低了界面电阻。较低的电阻有利于更顺畅的电子传输，这是电池高效运行的先决条件。
增强电子导电性
对于锂硫电池而言，由于硫的绝缘性质，维持连续的导电网络非常困难。压实过程使活性物质彼此靠近。
这种近距离确保了整个电极片中良好的电子导电性得以维持。它防止了活性材料颗粒的电隔离，确保它们为电池容量做出贡献，而不是成为无效负载。
高负载量下的机械完整性
压片机为厚电极提供了必要的机械稳定性。主要参考资料强调，这对于高硫负载量（如 6 mg cm⁻²）尤其关键。
如果没有足够的压实，厚电极层可能会出现粘附性差或结构坍塌。压片机确保活性层在充放电循环特有的体积膨胀和收缩过程中保持坚固。
调控孔隙率和传输
控制电极孔隙率
压片过程使研究人员能够精细调整电极材料内部的空隙空间。它将松散的涂层浆料转化为致密、粘结的层。
这种调控不仅仅是为了使电极变薄；而是为了达到特定的密度。适当的压实减少了不必要的内部体积，从而提高了体积能量密度。
定义离子传输路径
虽然降低孔隙率可以提高导电性，但电极必须对电解液保持渗透性。压片机有助于塑造材料内部特定的“离子传输路径”。
通过施加精确的压力，您可以确保离子能够自由地穿过活性材料。这创造了一种平衡，使电极足够致密以传导电子，同时又足够开放以传输离子。
理解权衡
压实密度的平衡
虽然压片通过消除微孔提高了体积能量密度，但过大的压力可能会产生不利影响。
如果电极被过度压缩，离子传输路径可能会被压碎。这会阻止电解液完全润湿材料，导致离子迁移率差和倍率性能下降。
均匀性至关重要
压片机必须在整个电极片上均匀施加压力。不均匀的压力会导致电流密度变化，从而引起局部退化或失效。
需要精确控制——无论是通过手动还是自动系统——以确保整个电极表面积的电化学性能一致。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高实验室压片机在锂硫电极制备中的有效性，请考虑您的具体性能目标：
- 如果您的主要关注点是高体积能量密度：施加更高的压力以最大限度地减少内部孔隙率，并最大限度地提高每单位体积的活性材料量。
- 如果您的主要关注点是高倍率性能：使用中等压力以保持足够的孔隙率，确保快速的离子传输通道和彻底的电解液润湿。
最终，实验室压片机将脆弱的涂层转化为能够承受高负载电化学循环严酷考验的坚固、导电组件。
总结表：
| 特性 | 对锂硫电极性能的影响 |
|---|---|
| 界面电阻 | 减小活性材料与集流体之间的间隙，降低电阻。 |
| 电子导电性 | 压缩绝缘硫以维持连续的导电网络。 |
| 机械稳定性 | 防止高硫负载量（例如 6 mg cm⁻²）下的结构坍塌或粘附性差。 |
| 孔隙率控制 | 平衡电子流动（致密）与离子传输路径（渗透性）。 |
| 能量密度 | 消除不必要的内部体积以提高体积能量密度。 |
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参考文献
- Yu-Hang Lin, Yongzheng Zhang. Single Atom‐Particle Tandem Catalysis Enables Enhanced Desolvation Kinetics for Low‐Temperature Li‐S Batteries. DOI: 10.1002/adfm.202501496
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
