高精度压片和精细涂层工艺是铝硫电池性能的结构“看门人”。它们确保复杂的活性材料（如 AlMo4S8/CNTs@S）在集流体上与导电添加剂和粘合剂形成均匀致密的复合材料。没有这种精度，正极就无法最大限度地降低内部欧姆电阻，也无法在运行过程中物理承受硫体积膨胀产生的机械应力。
关键在于，电极制造不仅仅是塑形材料，更是为连接而致密化。通过精确压实正极层，您可以缓冲硫的物理不稳定性，同时建立高倍率、高负载应用所需的强大电子网络。
电极完整性的力学原理
最小化内部欧姆电阻
为了高效工作，活性材料必须与导电炭黑和集流体保持紧密接触。
精细的涂层和压片工艺将这些材料压实，缩短电子的传输距离。这形成了一个紧密、连续的导电通路，显著降低了内部欧姆电阻。
缓冲体积膨胀
基于硫的正极在循环过程中会经历显著的体积变化。
如果正极层松散或不均匀，这种膨胀会破坏电极结构，导致快速劣化。高精度压片可形成结构牢固、致密的层，从而更好地缓冲这种膨胀，即使在反复充放电的应力下也能保持完整性。
高载量下的关键性
处理更厚的电极
高性能电池通常需要高载量，例如 3.0 mg cm-2 或大于 4.0 mg cm-2。
随着电极厚度的增加，保持涂层顶部与集流体之间的连接变得困难。在此处，精确压实对于确保整个电极深度都保持电活性至关重要，而不仅仅是表面层。
降低高倍率下的阻抗
厚而未压实的电极会产生高电化学阻抗，在高电流需求下会扼杀性能。
通过施加受控的垂直压力，您可以提高涂层的密度。这会加强整个厚层中的电子传导网络，使电池能够在高倍率充放电下而不会出现严重的电压下降。
压力对界面的作用
改善接触电阻
除了正极层本身，压力还会影响正极与其他电池组件的相互作用。
在涉及固态电解质的场合，通常使用高压处理（数百兆帕）来使颗粒发生塑性变形。这消除了界面处的孔隙和空隙，显著降低了接触电阻，并确保建立了有效的离子传输通道。
实现均匀性
压力施加的不一致会导致电流密度的“热点”。
高精度的实验室压片机可确保力均匀地施加到整个表面区域。这可以防止局部失效，即正极的一部分因不均匀的电应力而比其他部分更快地退化。
理解权衡
密度与孔隙率的平衡
虽然压实对导电性至关重要，但必须进行平衡。
过度压实会堵塞液态电解质渗透或固态系统中离子运动所需的孔隙。目标是在不实际密封电极与电解质之间的情况下，最大限度地提高颗粒间的接触。
工艺敏感性
精细的涂层工艺需要严格控制环境变量。
在压片前，涂层速度或干燥温度的不一致可能导致裂纹或分层。压制有缺陷的涂层无法修复潜在的结构缺陷；它通常会放大这些缺陷。
根据目标做出正确选择
为了优化您的铝硫电池制造，请根据您的具体性能目标调整您的工艺参数：
- 如果您的主要关注点是高能量密度：优先考虑高压压实，以最大限度地提高单位体积内活性材料的载量（密度）。
- 如果您的主要关注点是循环寿命稳定性：专注于涂层均匀性，以确保电极能够承受硫膨胀随时间的机械应力。
- 如果您的主要关注点是高倍率性能：优化压实水平，以最大限度地降低欧姆电阻，同时保留足够的孔隙率以实现快速离子传输。
正极物理组装的精度与活性材料的化学成分同等重要。
总结表：
| 参数 | 对性能的影响 | 关键优势 |
|---|---|---|
| 压实密度 | 最小化内部欧姆电阻 | 增强电子连接性 |
| 结构完整性 | 缓冲硫体积膨胀 | 更长的循环寿命和稳定性 |
| 质量负载 | 实现厚电极（>4.0 mg cm-2） | 提高能量密度 |
| 均匀性 | 防止局部电流“热点” | 一致的退化和可靠性 |
| 界面接触 | 降低接触电阻 | 改善离子/电子传输 |
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参考文献
- Qiu‐Ping Zhou, Lubin Ni. Defect Spinel Aluminum Molybdenum Sulfide: A Dual‐Function Catalyst for Polysulfide Conversion and Aluminum Intercalation in Aluminum–Sulfur Batteries. DOI: 10.1002/advs.202417061
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
