为什么 Asslmb 需要施加堆叠压力？优化固态锂电池的界面稳定性

一致的堆叠压力是全固态锂金属电池 (ASSLMB) 中固-固界面连接的基本保障。与能够自然润湿电极表面的液体电解质不同，固体组件需要外部机械力——通过精密压机或监控夹具施加——以在锂剥离和沉积引起的显著体积波动期间保持接触。

核心见解：固态电池的主要失效模式是层与层之间的物理接触丧失。受控的堆叠压力迫使锂金属发生塑性变形并填充微观空隙，从而在高速充电过程中显著降低阻抗，同时在机械上抑制枝晶生长。

管理动态机械变化

在充电和放电循环期间，锂金属阳极会经历持续的物理转变。剥离（放电）和沉积（充电）会导致阳极体积发生显著变化。

在没有外部压力的情况下，这种运动会在阳极和固体电解质之间产生物理间隙。需要精密夹具施加恒定压力，以“跟随”电池的呼吸，防止层分离。

如果堆叠压力不足或不均匀，电解质和阳极最终会分离。这种分离会导致局部“热点”，电流密度失衡。

这些不平衡会加速退化。通过保持紧密的机械接触，可以确保电流在整个活性区域保持均匀，从而防止过早的界面失效。

为了正确运行，固体电解质必须与阳极保持紧密、无空隙的接触。施加特定的压力（通常约为 25 MPa）利用了锂金属的塑性。

在该压力下，锂会“蠕变”——它像高粘度流体一样流动——以填充电解质表面的微观孔隙和不规则区域。此过程可以显著降低界面阻抗，在某些情况下，可以将电阻从 500 Ω 以上降低到约 32 Ω。

高速充电（例如 10C）给电池带来巨大压力。压力管理是防止锂枝晶穿透的主要防御手段。

通过强制实现均匀密度并防止空隙，堆叠压力可以阻止界面处枝晶的成核。这确保了即使在极端快速充电条件下，Nb 改性电解质和其他先进材料也能保持其稳定性。

手动夹紧很少足够，因为它缺乏可量化的一致性。实验室压机消除了样品内的密度梯度。

这种均匀性确保了固体电解质界面 (SEI) 膜在初始形成阶段均匀成核。均匀的 SEI 对于防止局部过电位至关重要，这是电池失效的前兆。

对于粉末状硫化物电解质，压力甚至更为关键。需要高压冷压（通常超过 200 MPa）才能将粉末颗粒粘合成立体片材。

这会创建连续的离子传输通道。没有这种高压固结，内部结构将保持多孔，阻碍离子流动并严重限制电池性能。

虽然压力至关重要，但过大或不受控制的压力可能是有害的。

为了最大限度地提高 ASSLMB 组装的成功率，请根据您的具体目标调整压力策略：

最终，实验室压机不仅仅是一个组装工具；它是建立固态电池运行所需的电化学稳定性的一个活跃组成部分。

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Yongsun Park, Ohmin Kwon. Boosting the Power Characteristics of All‐Solid‐State Batteries Through Improved Electrochemical Stability: Site‐Specific Nb Doping in Argyrodite. DOI: 10.1002/cey2.70058

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .