测试全固态电池的基本挑战纯粹是机械性的：确保活性材料在形状变化时保持物理接触。
需要专门的测试夹具在循环过程中对电池堆施加恒定的外部压力（例如 120 MPa）。由于电极材料在充电和放电时会经历显著的体积膨胀和收缩，因此刚性的固态电解质无法流动来填充由此产生的间隙。如果没有这种专门的夹具来主动压缩各层，界面就会分离，导致接触电阻急剧增加和性能快速衰减。
核心见解 在液体电池中，电解质流动以维持接触；在固态电池中，必须通过机械方式强制接触。专门的夹具通过施加持续压力来补偿体积变化，从而防止不可避免地破坏循环寿命的分层。
物理挑战：体积膨胀
电极材料的“呼吸”
在循环过程（充电和放电）中，电极材料并非保持静态。随着锂离子进入和离开其结构，它们会主动膨胀和收缩。
固态电解质的刚性
与能够自然流动填充空隙的液态电解质不同，固态电解质是刚性的。它们缺乏流动性来自我修复或适应电极不断变化的几何形状。
如果电极收缩而电解质无法跟随，就会形成物理间隙。
恒定压力的作用
防止界面分离
测试夹具的主要功能是保持各个固相层——特别是阳极、电解质和阴极——之间的紧密物理接触。
通过施加恒定的外部载荷（在某些高性能测试场景中参考高达 120 MPa），夹具将这些层强制压在一起。这可以防止当内部材料移动时电极-电解质界面发生分层或开裂。
稳定接触电阻
当层分离时，接触电阻会立即增加。这种阻抗会阻止离子的有效流动。
通过机械约束电池堆，夹具可确保稳定、低界面阻抗。这是确保收集到的电化学数据反映材料真实化学性质，而不是测试设置机械故障的唯一方法。
抑制枝晶生长
持续的压力还起到保护性结构作用。紧密的物理接触有助于抑制空隙的形成，并抑制锂枝晶的生长，锂枝晶在松散的界面中会迅速生长。
理解权衡
恒定压力与固定间隙
区分“恒定压力”夹具和简单的夹具（固定间隙）至关重要。
简单的夹具创建一个固定体积。如果电池膨胀对抗它，压力会危险地飙升；如果电池收缩，接触会完全丢失。
专用机制的必要性
专用夹具通常使用弹簧、气动活塞或校准螺栓来适应电池的“呼吸”。无论电池堆的瞬时厚度如何，它都能保持目标压力（无论是 5 MPa 还是 120 MPa）。
未能使用能够适应这些变化的夹具，将导致关于循环寿命和容量利用率的数据不可靠。
为您的目标做出正确选择
为确保您的测试产生有效结果，请根据您的具体技术目标选择夹具策略：
- 如果您的主要关注点是长循环寿命：您必须使用能够维持恒定高压的夹具，以防止物理分层，这是过早失效的主要原因。
- 如果您的主要关注点是材料表征：确保夹具提供均匀的压力分布，以保证测得的阻抗是材料固有的，而不是接触不良造成的伪影。
- 如果您的主要关注点是失效分析：使用配备实时力传感器的夹具，将内部应力演变与特定的电化学失效点（如短路或容量骤降）相关联。
测试夹具不仅仅是一个支架；它是固态电池系统中补偿液体机械作用缺失的活性组件。
总结表：
| 特性 | 液体电解质电池 | 全固态电池 (ASSB) |
|---|---|---|
| 电解质状态 | 流体；流动以填充间隙 | 刚性；无法适应体积变化 |
| 界面接触 | 由液体自然维持 | 必须通过机械强制 |
| 夹具作用 | 简单的容纳/支撑 | 主动施加压力（最高 120 MPa） |
| 体积变化 | 对接触影响最小 | 在没有恒定载荷的情况下会导致分层 |
| 主要目标 | 防止泄漏 | 维持低界面阻抗 |
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