从纽扣电池转向 1-Ah 软包电池是锂硫 (Li-S) 技术的一次关键现实检验。虽然实验室纽扣电池可用于初步筛选，但它们无法复制实际应用中的高能量密度和物理应力。需要通过 1-Ah 软包电池进行测试，以暴露在较小尺寸中仍然隐藏的特定失效模式——例如电解质消耗和产气。
核心见解：纽扣电池数据常常为商业可行性制造“假阳性”，因为它无法模拟大型电池严苛的内部环境。转向 1-Ah 软包电池是验证电解质设计能否承受高容量储能固有的多硫化物穿梭和结构应力的唯一途径。
揭示隐藏的失效模式
纽扣电池容错率高；软包电池则不然。1-Ah 软包电池的几何形状和体积会放大在纽扣电池中看似微不足道的化学副反应。
电解质敏感性和消耗
在纽扣电池中，电解质与硫的比例通常很高，掩盖了消耗问题。
然而，软包电池对电解质消耗高度敏感。在此规模下进行测试可以证明，例如介质溶剂化电解质等电解质设计，在电解质体积限制在商业可行范围内时，是否能够实际维持性能。
多硫化物穿梭的挑战
多硫化物穿梭是锂硫电池中一种臭名昭著的寄生反应。
虽然在纽扣电池中可见，但在软包电池较大的活性面积中，其影响会显著放大。在此格式下成功的循环，证实了电解质在高容量条件下化学抑制这种穿梭效应的能力。
产气检测
锂硫化学在循环过程中会产生气体，导致电池膨胀和分层。
纽扣电池的刚性外壳会承受这种压力，常常隐藏了问题。软包电池是软封装的；如果发生显著的产气，电池会明显膨胀并失效，从而提供一个即时、必要的电解质稳定性的通过/失败指标。
物理应力和压力的作用
两种格式之间的一个主要区别在于它们如何处理电池堆的物理力学。
管理体积膨胀
锂硫电池在充电和放电过程中会经历显著的体积变化。
为了在大型电池中复制实验室级别的稳定性，在软包电池测试中通常会施加单轴压力。这种外部结合力补偿了体积膨胀，确保内部结构保持完整。
降低内阻
软包电池由多层堆叠的电极组成，需要紧密的界面接触才能正常工作。
如果没有在这些测试中通常施加的持续压力，电极与准固态电解质之间的接触会松动。这会导致高电池内阻。在此格式下进行测试可以验证电池在实际物理约束下保持低电阻和高比容量的能力。
理解权衡
虽然必要，但这种转变给开发过程带来了显著的复杂性。
复杂性与有效性
纽扣电池成本低廉、易于组装，非常适合快速材料筛选。然而，过度依赖它们可能会导致资源浪费，优化那些最终会在规模化生产中失败的化学体系。
“压力”变量
软包电池测试中引入外部压力装置增加了一个标准纽扣电池协议中不存在的变量。
如果压力校准不当，未能模拟商用电池组的结合力，测试结果可能仍然无法准确预测实际性能。
为您的目标做出正确选择
何时切换格式的决定取决于您的化学体系的成熟度和您当前的验证目标。
- 如果您的主要重点是快速材料筛选：坚持使用纽扣电池，在没有复杂组装开销的情况下快速迭代基本的化学兼容性。
- 如果您的主要重点是商业可行性：您必须转向 1-Ah 软包电池，以验证电解质在气体产生、干燥和物理体积膨胀方面的生存能力。
最终，锂硫化学体系只有在证明其在严酷的 1-Ah 软包电池环境中能够稳定循环后，才算真正得到验证。
总结表：
| 特征 | 实验室纽扣电池 | 1-Ah 软包电池 |
|---|---|---|
| 主要目的 | 快速材料筛选 | 商业可行性验证 |
| 失效检测 | 有限（刚性外壳） | 高（产气和膨胀） |
| 电解质比例 | 高/过量 | 受限（商业上现实） |
| 物理应力 | 低/固定 | 高（需要受控压力） |
| 可靠性 | 潜在的“假阳性” | 实际性能指标 |
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参考文献
- David J. Kautz, Wu Xu. Designing Moderately‐Solvating Electrolytes for High‐Performance Lithium–Sulfur Batteries. DOI: 10.1002/adma.202503365
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
