在锂电池制造领域，电极压实＇�/span>calendaring）是决定电池性能与寿命的核心环节之一。传统辊压工艺虽能实现电极压实，却常伴随集流体破裂、活性颗粒开裁�/strong>等问题，尤其难以适配多层软包电池与固态电池的制造需求、�span style="color: rgb(0, 112, 192);">等静压（ISP）技术通过全方向均匀施压，在多层软包电池中实现压力精准分布，同时提升电极孔隙率、附着力与倍率性能＋�/strong>为传统锂电与固态电池的规模化制造提供新思路、�/p>

01

传统锂电制造的瓶颈

从电极压实现状说赶�/strong>

锂电池制造需经历电极制备、电芯组装、化成老化等核心步骤，其中电极压实的作用至关重要，通过机械压力调整电极厚度、密度与孔隙率，直接影响锂离子传输效率与电池能量密度。但传统辊压工艺存在三大难以突破的局限：

1. 压力分布不均，多层电池性能波动

传统辊压通过上下辊对电极施加线性压力，压力沿辊轴方向分布不均，边缘区域压力通常低于中心区域。对于多层软包电池（� 40 层堆叠结构），层间压力差异更显著，导至�span style="color: rgb(0, 112, 192);">内层电极密实化不足、外层电极过度压实，最终表现为电芯各区域容量与循环寿命不一致、�/strong>实验数据显示，传统辊压的 40 层软包电池，外层电极孔隙率比内层� 15%-20% ，循� 100 次后容量偏差� 8% 、�/p>

2. 活性颗粒与集流体损伣�/strong>

为达到目标密度，传统辊压需施加极高局部压力（通常 >500 MPa ），易导致两类损伤：一�?span style="color: rgb(0, 112, 192);">正极活性颗粒（� NMC ）开裂，破坏晶体结构完整性，增加离子传输阻力：�span style="color: rgb(0, 112, 192);">二是金属集流体（铝箔、铜箔）破裂＋�/strong>尤其超薄集流体（厚度 <10 μm ），辊压后破裂率可达 30% 以上，直接影响电极导电性与结构稳定性、�/p>

3. 适配性差，难满足固态电池需汁�/strong>

固态电池采�?span style="color: rgb(0, 112, 192);">固体电解质，需实现电极 - 电解质界面的紧密接触与低阻抗结合。传统辊压的局部压力易导致固体电解质碎裂，且无法实现多层堆叠结构的均匀致密化。例如，硫基固态电池经传统辊压后，固体电解质层出现裂纹的概率超 60% ，界面阻抗升� 2-3 倍，严重影响循环性能、�/p>

正是这些局限，将等静压技术引入锂电池制造、�/strong>等静压通过液体/气体介质传递全方向均匀压力，理论上可避免传统辊压的压力不均与局部损伤问题，但其在多层软包电池中的实际效果与作用机制，此前尚未有系统研究、�/p>

�?. 等静压过程中金属箔材产生的织构现象（左）。等静压后电极也传统隔膜的界面粘结力得到加强、�/p>

02

等静压技术的核心优势

压力分布、微观结构与性能提升

以NMC622/石墨体系为研究的研究数据为例（DOI: 10.1016/j.device.2024.100370），制备2-40层的多层无注液的软包电池，通过冷等静压（CIP，室温）与温等静压（WIP�?0℃）处理，系统评估压力分布、微观结构演变及电化学性能。结果显示，等静压技术在三大核心维度实现突破９�/p>

01 全方向均匀施压，多层电池压力偏�?lt;5%

等静压的核心优势在于压力均匀性、�/strong>研究通过压力传感膜（压力检测范� 49-127 MPa）实时监测多层电池内部压力分布，发现９�/p>

· 单层电池９�/strong>�?20 MPa/室温�?20 MPa/90� �?14 MPa/室温三种条件下，压力传感膜颜色均匀，无局部深浅差异，证明压力在平面内分布均匀：�/p>

· 多层电池９�/strong>�?层到40层堆叠结构，仅最外层压力比内层低�?%-5%（可能与封装袋边缘效应有关），其余层间压力偏�?lt;3%，远优于传统辊压�?5%-20%偏差、�/p>

这种均匀压力分布对多层软包电池至关重要。以40层电池为例，等静压处理后各层电极厚度偏差从传统辊压的12%降至2.5% ＋�span style="color: rgb(0, 112, 192);">确保电芯各区域锂离子传输效率一致，为大规模软包电池的性能稳定性提供保障、�/strong>

02精准调控微观结构，兼顾密度与完整�?/strong>

通过SEM与FIB-SEM分析，等静压对电极微观结构的调控呈现三大特点９�/p>

· 可控密实化：� 120 MPa/室温条件下，正极厚度�?0%-30% ，负极厚度减�?0%-50% ，且负极密实化更高，源于负极初始孔隙率（�?0%）高于正极（�?5%），且石墨与粘结剂的力学模量更低，更易发生塑性形变；

· 孔隙结构优化９�/strong>等静压处理后，正极孔隙率从基线的35%降至7.9%-14.6%，且孔隙尺寸分布更集中（主要分布� 0.5-2 μm），利于锂离子快速传输；对比传统辊压，等静压的孔隙率调控更精准，可通过压力与温度组合调整（�?20MPa/90℃条件下孔隙率降�?.8%）；

· 颗粒与集流体保护９�/strong>即使�?14 MPa高压下，正极活性颗粒（NMC622）无明显开裂，仅出现轻微形变；集流体（铝箔、铜箔）保持完整，无破裂或褶皱。这是因为全方向均匀压力避免了传统辊压的局部应力集中，实验中集流体损伤率从传统辊压�?0%降至0、�/p>

03附着力提升一个数量级，解决电极脱落难颗�/strong>

电极与集流体的附着劚�/strong>是影响电池长期循环稳定性的关键因素。传统辊压的电极附着力通常<5 N/m ，长期循环中易出现电极剥离，导致容量快速衰减、�span style="color: rgb(0, 112, 192);">等静压通过改善活性材料与集流体的接触状态，实现附着力的显著提升９�/strong>

· 实验验证９�/strong>采用 180° 剥离测试，传统辊压电极的剥离力约2 N，且电极层可完整从集流体上剥离；等静压处理（120 MPa/室温）的电极，剥离测试中需施加>20 N的力，且最终剥离的是测试用双面胶（而非电极与集流体分离），证明电极与集流体的附着力已超过双面胶与钢板的附着力（�?5 N），提升幅度达一个数量级：�/p>

· 作用机制９�/strong>高压力下，活性材料颗粒与集流体表面形成紧密接触，部分区域甚至出现 “微焊接� 效应（尤�?14 MPa条件下），同时粘结剂（如PVDF）在压力作用下更均匀分布于活性颗粒与集流体界面，进一步增强粘结作用、�/p>

�?. 不同等静压下正极极片的形貌变化。（a）未等静压未辊压；（b�?20MPa/RT；（c�?20MPa/90℃；（d�?14MPa/RT、�/p>

03

电化学性能验证

从阻抗到倍率性能的全面提卆�/strong>

为评估等静压对电池性能的实际影响，研究团队将等静压处理的电极制成扣式电池（ NMC622/石墨体系），通过EIS、恒流充放电、倍率循环等测试，验证其性能优势９�/p>

1.界面阻抗显著降低，离子传输更高效

EIS测试显示，等静压处理的电池在化成前后均表现出更低的阻抗：

· 化成前：等静压电池的欧姆电阻（R1）约 2.05-5.38 Ω ，低于基线电池的5.14 Ω ；界面阻抗（R2）约1.27-8.36 Ω，传统辊压电池则�?.36 Ω ：�/p>

· 化成后：等静压电池的界面阻抗进一步降低， 414 MPa室温处理的电池R2�?.35 Ω，比传统辊压电池�?.46 Ω降低 79% 、�/p>

阻抗降低源于两方面：一�?span style="color: rgb(0, 112, 192);">等静压优化的孔隙结构缩短锂离子传输路径；二是电极与集流体的紧密接触减少界面电阻，为离子与电子的高效传输提供保障、�/strong>

�?. 化成前后电池阻抗受等静压影响的对比：未等静压未辊压（a和e）； 120MPa/RT（b和f）； 120MPa/90℃（c和g）；414MPa/RT（d和h）、�/p>

2.循环稳定性优异，倍率性能突破

� 30℃、C/3 充放电条件下，等静压处理的电池循环性能与基线电池相当，且倍率性能更优９�/p>

· 循环寿命９�/strong>循环100次后，基线电池容量保持率�?3%�?20 MPa/室温�?20 MPa /90℃�?14 MPa/室温处理的电池容量保持率分别�?0%�?5%�?5%，其中温等静压（120 MPa/90℃）与高压等静压�?14 MPa 室温）的循环稳定性更优；

· 倍率性能９�/strong>�?C 倍率下，等静压电池比基线电池容量�?%�?C 倍率下，容量优势扩大�?0% 。源于更低的界面阻抗与更优的孔隙结构，即使在高倍率下，锂离子仍能快速传输，减少极化损失、�/p>

对于多层软包电池�?-40层），等静压处理后各层电极制成的电池容量保持率均� 81%-87% 之间，层间性能偏差 <6% ，证昍�span style="color: rgb(0, 112, 192);">等静压在多层结构中具有优异的性能一致性、�/strong>

04

从传统锂电到固态电江�/strong>

等静压的规模化应用潜劚�/strong>

等静压技术的价值不仅在于解决传统锂电的制造瓶颈，更在亍�span style="color: rgb(0, 112, 192);">为固态电池的规模化生产提供关键支撑、�/strong>研究团队结合固态电池的制造需求，分析等静压的应用前景９�/p>

01不仅适配固态电池，传统锂离子电池更需�?/strong>

· 界面紧密结合９�/strong>在硫基固态电池中，等静压�?20 MPa 室温）处理可使电极材料的界面接触面积从传统辊压的65%提升� 95% 以上，界面阻抗降� 60%：�/p>

· 多层堆叠兼容性：多层叠片结构对压力均匀性要求更高，等静压可确保各层界面接触一致，避免局部界面失效导致的电池性能波动、�/p>

02简化制造流程，提升生产效率

传统锂电制造中，电极压实与电芯组装是独立步骤，且化成老化需耗时数天（为确保电解液充分浸润）。等静压可实现两大流程优化：

· 整合压实与组装：等静压可直接对多层堆叠的软包电池（含电极、隔膜）进行处理，同时完成电极压实与层间贴合，省去传统辊压后的电芯堆叠步骤，生产效率提升 30% ：�/p>

· 缩短化成时间９�/strong>等静压优化的孔隙结构与界面接触，可加速电解液浸润（传统锂电）或离子传输（固态电池），实验中化成时间从基线的 48 小时缩短� 24 小时，大幅缓解制造瓶颈、�/p>

03工艺优化方向：压�?温度-时间的精准匹酌�/strong>

尽管等静压优势显著，仍需针对不同电池体系优化工艺参数９�/p>

· 压力选择９�/strong>低压力（�?20MPa）适合对颗粒完整性要求高的体系（� NMC 单晶），高压力（� 414 MPa）适合强附着力需求场景（如厚电极）；

· 温度调控９�/strong>温等静压（如90℃）可进一步提� 密实化效果，且减少颗粒损伤，适合低温敏感型粘结剂体系：�/p>

· 时间控制９�/strong>压力保持时间通常� 5-10 分钟，过长时间会增加生产成本，过短则导致 密实� 不足，需根据电极厚度与材料特性调整、�/p>

研究团队指出，未来可通过机器学习结合原位表征＋�/strong>建立压力-温度-时间与电池性能的关联模型，实现工艺参数的快速优化、�/p>

05

挑战与展朚�/strong>

1.批量处理能力与成本控刵�/strong>

当前实验室等静压设备多为批次式，单次处理量有限（通常 <10 个软包电池），难以满足工业化的大规模生产需求、�span style="color: rgb(0, 112, 192);">未来需开发连续式等静压设备，通过自动化上下料与多腔体设计，提升处理效率；同时优化设备结构，降低高压腔体的制造成� —� 目前等静压设备的成本约为传统辊压设备� 5-8 倍，需通过规模化生产与技术迭代将成本降低� 2-3 倍，才能具备商业竞争力、�/p>

2. 全链条工艺整吇�/strong>

等静压并非孤立步骤，需与前端电极制备、后端化成老化等流程协同：前端需优化电极浆料配方（如调整粘结剂含量，适配等静压的 密实� 特性）；后端需调整化成制度（如等静压处理的电池可采用更高倍率化成，进一步缩短时间）。未来需建立等静压为核心的全链条制造体系，才能最大化其技术价值、�/p>

3. 等静压技术开启锂电制造新篇章

从传统锂电的多层软包电池，到固态电池的界面优化，等静压技术通过全方向均匀施压的独特优势，解决了传统制造工艺的诸多瓶颈——压力分布不均、活性颗粒损伤、界面阻抗高企等问题得到显著改善，同时为电池性能的提升提供新路径。研究数据显示，等静压处理的电池在倍率性能�?C下容量提�?0%）、附着力（提升一个数量级）、循环稳定性（100 次循环保持率>85%）等关键指标上均表现优异＋�span style="color: rgb(0, 112, 192);">为高能量密度、长寿命锂电池的制造提供技术支撑、�/strong>

未来，随着连续式等静压设备的开发、工艺成本的降低，以及与固态电池制造的深度适配＋�span style="color: rgb(0, 112, 192);">等静压技术有望成为锂电池制造的核心工艺之一＋�/strong>推动传统锂电向更高性能、更大规模发展，同时加速固态电池的产业化进程、�/strong>等静压不仅是一种工艺创新，更是重塑锂电池制造范式的关键技术，将为新能源存储领域的进步提供重要助力、�/p>

光年固科作为专注全固态电池温等静压机的设备提供商，我们深耔�strong>温等静压技术在全固态电池领域的应用研发，精准匹配全固态电池极片、电解质成型等关键工艺需求。凭借设备高压力均匀性、温度稳定性及智能化控制优势，助力客户提升电池能量密度与循环寿命，赋能全固态电池产业化进程。若您需定制化设备解决方案或了解技术细节，欢迎联系我们，共探新能源储能未来、�/p>