應(yīng)用案例 | 球磨儀在鋰電池行業(yè)的應(yīng)用

從研究制造到質(zhì)量控制，實(shí)驗(yàn)室球磨儀在電池生產(chǎn)的價(jià)值鏈中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。首先，各式各樣的球磨儀被用于鋰電池材料的研究和開(kāi)發(fā)，實(shí)驗(yàn)室球磨儀還可用于工廠(chǎng)的小規(guī)模實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)。在大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中，攪拌球磨儀，振動(dòng)球磨儀或連續(xù)水平球磨儀是更常見(jiàn)的設(shè)備，但實(shí)驗(yàn)室球磨儀也是生產(chǎn)或廢舊鋰電池循環(huán)回收利用環(huán)節(jié)中重要的設(shè)備，被用于質(zhì)量控制的制備分析用樣品。

圖2 萊馳產(chǎn)品家族

硅容納鋰離子的能力是石墨的10倍，因此被用作鋰電池負(fù)極的基本材料，或以碳硅符合材料的形式添加到石墨負(fù)極中。使用萊馳高能球磨儀Emax和萊馳混合球磨儀MM 500 Nano，硅的顆粒度均可減小至0.5 μm，如下圖所示。最終的粒度和粒度分布取決于球磨儀研磨參數(shù)的設(shè)置。

石墨是常見(jiàn)的鋰電池負(fù)極材料，但也用于其他類(lèi)型的電池，如堿性電池和鋅碳電池，以及燃料電池和電容器。石墨粉的粒度和粒度分布式電極設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要指標(biāo)，因?yàn)樗鼤?huì)影響電池的整體性能。

由于石墨是一種固體潤(rùn)滑劑，具有低摩擦特性，因而研磨石墨具有很大的挑戰(zhàn)性。下面介紹使用萊馳球磨儀研磨石墨材料的三種方法。

石墨樣品材料的初始粒度為50 μm。如果石墨以粗粒形式存在，則必須在實(shí)驗(yàn)室球磨機(jī)中進(jìn)行處理之前對(duì)材料進(jìn)行預(yù)粉碎，例如在轉(zhuǎn)子研機(jī)或顎式破碎機(jī)中進(jìn)行預(yù)粉碎。在干法研磨過(guò)程中，30 g的樣品材料在行星式球磨機(jī) PM 400 中進(jìn)行處理，球機(jī)裝在一個(gè) 250 ml的碳化鎢研磨罐中，并配有 600 g直徑為3 mm的研磨球。每 15 分鐘停止研磨 15 分鐘，讓樣品冷卻。經(jīng)過(guò)10 個(gè)小時(shí)的研磨，顆粒尺寸減小到d90= 20 μm。

在濕法研磨過(guò)程中，將50 g石墨粉與 300 ml直徑為1 mm的研磨球一起放入 500 ml氧化鋯罐中的PM 100 行星球中進(jìn)行研磨。大約 130 ml異丙醇用于溶解。在 450 轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨8小時(shí)后，粒徑減小到d90=13 µm。在此過(guò)程中，行星式球磨儀也會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，讓樣品冷卻下來(lái)。