实验室压片机的高压均匀性为何至关重要？优化Aea阴极性能

高压均匀性是构建功能性全电化学活性（AEA）阴极结构的前提条件。由于AEA设计消除了惰性粘合剂和添加剂，活性材料本身必须同时处理离子和电子传输；均匀压力是迫使这些颗粒形成连续、不间断网络的唯一机制。没有明显的均匀性，阴极就会出现连接性的局部中断，导致大部分材料在电化学上不活跃。

核心要点 在AEA结构中，压力均匀性不仅仅是一个制造变量，而是一个功能上的必需；它消除了密度差异，确保整个阴极层作为一个单一的双导电系统运行，从而防止容量损失并提高热稳定性。

压力在双导电性中的作用

AEA阴极与传统设计不同，因为整个层由具有双导电性能的活性材料组成。

为了使这些材料发挥作用，它们必须形成离子和电子的内聚路径。高而均匀的压力迫使颗粒结合在一起，形成这种连续的传输网络。

如果实验室压片机施加的压力不均匀，阴极就会出现局部密度变化。

在密度较低的区域，颗粒可能无法充分接触以传递电子或离子。这会在电路中产生微观中断，隔离活性材料的团块。

这些隔离的团块成为离子传输死区或电子绝缘区域。

由于这些区域无法参与电化学反应，材料的实际容量远低于其理论极限。电池实际上携带了无法存储或释放能量的“死重”。

实现高压均匀性——在实验室环境中通常超过300 MPa——对于降低电极孔隙率至关重要。

正确施加压力可将孔隙率降低到10%以下。这种致密化至关重要，因为它能物理上限制气体在阴极结构内的扩散。

均匀高压会引起关键的化学变化：在颗粒界面形成无定形钝化层。

这种原位形成的层起到保护作用。它能有效阻止在脱锂过程中从阴极释放出的氧气与硫化物电解液发生反应。

通过防止氧气-电解液反应，这种压力诱导的层显著提高了安全性。

它延迟了热失控的发生，使电池结构不仅更高效，而且在压力下也更具热稳定性。

压片过程中的主要风险是假设平均压力等于局部压力。

如果压机施加的力不均匀，压片的一个部分可能达到所需的300 MPa，而另一部分则保持多孔。这会导致混合失效模式，其中阴极的一部分稳定且导电，而相邻区域则迅速降解或带来安全风险。

不均匀的压力不仅会降低初始容量；它还会随着时间的推移而降低循环稳定性。

随着电池的充放电，密度的差异会导致不均匀的机械应力。“死区”是由不良压力应用造成的，这会加剧这种情况，导致在重复循环过程中结构更快地分解。

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Shumin Zhang, Xueliang Sun. Solid-state electrolytes expediting interface-compatible dual-conductive cathodes for all-solid-state batteries. DOI: 10.1039/d5ee01767j

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .