将混合物在氩气气氛下加热到 155 °C 具有双重目的：促进深度物理渗透，同时确保化学保存。此温度将固态硫转化为液态，使其能够渗透主体材料的复杂微观结构，而惰性氩气环境可防止硫因氧化而降解。
该过程依赖于“熔融扩散法”，利用液态硫的低粘度来最大化与主体材料的接触。严格需要控制气氛以防止活性材料损失，确保高效地负载到阴极结构中。
熔融扩散的机制
达到液态
将混合物加热到 155 °C 的主要原因是将硫从固态转变为熔融状态。
在此温度下，硫的粘度非常适合流体流动。这种相变是熔融扩散法的先决条件，仅靠固态混合无法实现。
利用毛细作用力
一旦硫液化，它就可以利用毛细作用力进行有效移动。
这些物理力将熔融硫深层吸入主体材料的内部结构。这使得活性材料能够完全渗透到复杂复合材料（如uf-MBene 和碳纳米管）的孔隙和层间结构中。
建立催化接触
这种渗透的最终目标是建立硫和主体之间的紧密接触。
通过流入最深的孔隙，硫与催化活性位点保持近距离接触。这种结构集成对于阴极在电池循环期间有效运行是必需的。
环境控制的作用
防止氧化损失
使用氩气气氛解决了硫在高温下的化学脆弱性。
在有氧存在下加热硫会导致快速的氧化损失，大大减少可用活性材料的数量。氩气充当惰性屏障，形成防止环境氧气的屏障。
确保高效负载
通过消除氧化风险，该过程确保计算量的硫保持完整。
这保证了活性物质的高效负载。没有这种保护性气氛，阴极的化学计量将受到损害，导致性能不可预测。
理解过程的敏感性
温度精度
虽然热量是必需的，但 155 °C 的特定目标并非随意设定。
未能达到此温度会导致熔化不足，阻止硫产生深度渗透所需的毛细作用力。相反，不稳定的加热曲线可能导致主体基质内分布不均。
气氛完整性
负载阶段的成功完全取决于惰性环境的纯度。
加热阶段氩气气氛的任何微小破损都可能引发氧化。这不仅会导致硫质量损失，还可能降解主体材料的表面化学性质，抑制其催化性能。
优化您的负载策略
为确保高性能阴极的制造，您必须平衡热能与环境隔离。
- 如果您的主要重点是最大化体积密度：确保混合物达到并稳定在 155 °C，以使毛细作用力能够完全填充主体的孔隙体积。
- 如果您的主要重点是活性材料效率：优先考虑严格控制的氩气环境，以防止氧化损失，并确保 100% 的硫作为活性物质。
当热流动性和化学惰性完美统一时，就会发生最有效的阴极负载。
摘要表：
| 工艺要素 | 参数/要求 | 目的与影响 |
|---|---|---|
| 温度 | 155 °C | 将硫转化为熔融状态；最小化粘度以进行扩散 |
| 气氛 | 惰性氩气 | 防止硫的氧化损失；保持化学计量 |
| 机制 | 熔融扩散 | 利用毛细作用力渗透主体微观结构（例如 MBene） |
| 目标 | 紧密接触 | 建立硫与催化活性位点之间的接近度 |
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参考文献
- Zhenfeng Li, Ge Li. Synergistic Cathode‐Electrolyte Engineering for Enhanced Longevity in Li‐S Batteries. DOI: 10.1002/adma.202505196
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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