加热研磨对于物理转化粘合剂至关重要，而不是电解质材料。具体来说，将研钵温度维持在90°C可以使聚四氟乙烯（PTFE）粘合剂发生原位原纤化。这种热辅助作用使剪切力能够将粘合剂拉伸成纤维状网络，从而将硫化物颗粒固定在一起。
90°C的环境促进了PTFE从微观球体向长而互联的纤维的形态转变。这个过程创造了一个自支撑、柔韧的干膜，而无需使用可能降解硫化物电解质的溶剂。
原位原纤化的机制
转化粘合剂
在其原始状态下，PTFE粘合剂由微米级的球形颗粒组成。为了在干膜中作为有效的粘合剂发挥作用，这些球体必须完全改变形状。
剪切力的作用
当研钵研磨混合物时，它会对PTFE施加机械剪切力。这种力会物理地拉伸颗粒。
创建“网”
在这些条件下，PTFE会拉长成长纤维结构。这些纤维在硫化物电解质颗粒之间编织，形成一个物理“网”，将松散的粉末粘合成一个内聚的薄片。
为什么90°C是关键阈值
软化聚合物
在室温下，PTFE颗粒可能很坚硬，难以拉伸。将研钵加热到90°C可以软化粘合剂中的聚合物链。
促进转变
这个特定温度降低了PTFE从球体转变为纤维所需的能量势垒。它使得材料能够塑性变形，而不是在杵的压力下破裂或保持球形。
确保结构完整性
适当的原纤化会形成一个自支撑的柔韧干膜。如果没有加热，粘合剂可能无法充分原纤化，导致薄膜易碎，在处理过程中会碎裂。
优于溶剂加工的优势
保持离子电导率
传统的薄膜制备通常涉及将粘合剂溶解在液体溶剂中。然而，硫化物电解质具有高度反应性，并且在暴露于某些溶剂时会发生化学降解。
消除污染
加热干磨法是一种无溶剂工艺。通过避免液体添加剂，可以防止引入会负面影响最终电解质层离子电导率的杂质。
理解权衡
温度精度
虽然加热是必要的，但热控制至关重要。如果显著偏离最佳的90°C窗口，可能会导致原纤化不一致（如果太冷）或电解质表面性质发生潜在变化（如果过热）。
均匀性挑战
薄膜的质量在很大程度上取决于施加的剪切力的均匀性。如果研磨不一致，纤维网络将不均匀，导致干膜出现薄弱点，最终可能允许锂枝晶穿透。
优化您的干膜策略
为确保您生产高质量的硫化物固态电解质薄膜，请根据您的具体工程目标考虑以下几点：
- 如果您的主要关注点是离子电导率：优先考虑干磨法而不是溶剂浇铸法，以消除化学降解和溶剂残留的风险。
- 如果您的主要关注点是机械柔韧性：确保您的设备保持稳定的90°C，以最大化PTFE纤维的长度和互联性，从而形成坚固、自支撑的薄膜。
干膜制造的成功依赖于利用热量而不是熔化电解质，而是机械激活粘合剂，将所有东西结合在一起。
总结表：
| 特征 | 干磨（90°C） | 溶剂浇铸（传统） |
|---|---|---|
| 粘合剂形式 | 原纤化PTFE（纤维网） | 溶解的聚合物 |
| 硫化物完整性 | 高（无化学降解） | 存在溶剂引起的降解风险 |
| 机械性能 | 柔韧、自支撑的薄膜 | 通常易碎或受残留物影响 |
| 工艺类型 | 无溶剂/干法工艺 | 液体基/湿法工艺 |
| 关键要求 | 精确的90°C热控制 | 长时间的干燥/蒸发时间 |
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参考文献
- Maria Rosner, Stefan Kaskel. Analysis of the Electrochemical Stability of Sulfide Solid Electrolyte Dry Films for Improved Dry‐Processed Solid‐State Batteries. DOI: 10.1002/adfm.202518517
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
