技術(shù)文章
Article以硅(Si)作為鋰離子電池中的負極組件,具備明顯的性能優(yōu)勢。與當前主要的石墨負極材料相比,硅基負極理論比容量高,高達4200mAh/g,是石墨負極的10倍左右;另外,硅基負極安全性能更佳,其具有較低的脫嵌鋰電位,在充電時(shí)可避免表面的析鋰現象,能夠減小電池短路帶來(lái)的風(fēng)險。
通過(guò)使用FRITSCH飛馳球磨設備,能夠實(shí)現通過(guò)各種硅顆粒的幾何形狀快速成型,生產(chǎn)新一代高容量硅基鋰離子電池。
實(shí)驗設備與方案
1、實(shí)驗設備:
研磨細度:納米級
2、工作原理:
FRITSCH行星式球磨機主要通過(guò)研磨球的高能量撞擊進(jìn)行粉碎。
在實(shí)驗過(guò)程中,研磨罐中裝有樣品與研磨球,并在與其旋轉方向相反的主盤(pán)上沿著(zhù)自身軸進(jìn)行旋轉,疊加的離心力使樣品和研磨球在研磨罐內壁反彈,在此狀態(tài)下,研磨球將以Ji高的速度砸向研磨罐壁內對角方向上的樣品,從而實(shí)現樣品的粉碎。
配置/方案 | 方案一 | 方案二 |
研磨球 | 3-20mm ZrO2研磨球 | |
研磨罐 | ZrO2(內襯)不銹鋼研磨罐 | |
分散劑 | 干法(氬氣) | |
轉速 | 900rpm | 500rpm |
研磨時(shí)間 | 1h | 3h (每1h休息一次) |
實(shí)驗結果與分析
① 球磨條件對輸入總能量的影響
傳統意義上,球磨工藝通常用于減少顆粒的尺寸,但是在本次實(shí)驗中,能夠利用球磨過(guò)程中的冷焊現象,來(lái)增加硅粉顆粒的尺寸。
之所以能夠實(shí)現這樣的控制,是因為在球磨進(jìn)行的過(guò)程中,不同球磨條件下的總能量輸入狀態(tài)存在差異。較低的轉速(500rpm)能夠產(chǎn)生較低的能量,而高轉速(900rpm)會(huì )產(chǎn)生更高的能量,因此,設置較高的轉速條件,會(huì )使粒徑較大的硅顆粒斷裂,因而形成直邊形態(tài)。
實(shí)驗結果與分析
② 球磨條件對顆粒比表面積的影響
對于鋰離子電池負極材料的優(yōu)化,負極表面積也是非常關(guān)鍵的參數,其能夠影響電池的容量與穩定性。
理論上,高比表面積有益于電池電容的Zui大化,但是,低比表面積卻能夠使消耗鋰的固體電解質(zhì)界面(SEI)層總體積最小化;因此,為了優(yōu)化負極材料的形狀和孔隙度,該參數的控制需要滿(mǎn)足一定的平衡。
綜上所述,球磨方法在調控硅負極材料的粒徑、形態(tài)與BET比表面積方面的效果得到了證實(shí)。通過(guò)實(shí)驗可以得知,設置較低的球磨轉速能夠使顆粒球化,這對于電池的倍率性能是有益的。另外,通過(guò)進(jìn)一步降低BET表面積,還可以提高硅基負極電池的First庫侖效率與循環(huán)壽命。
FRITSCH行星式球磨機加強型
應用優(yōu)勢
在惰氣環(huán)境中研磨
加強型產(chǎn)品的充氣蓋配件可以為研磨體系提供一個(gè)穩定的惰性氣體環(huán)境,為機械合金化以及高活性樣品的研磨提供氣氛保護。
通過(guò)連續測量研磨罐內的氣體壓力和溫度,輕松安全地監測和分析熱效應、物理和化學(xué)反應或壓力變動(dòng)。球磨機自動(dòng)控制測量,以確保不超過(guò)設定的參數。
研磨罐安全嵌入,簡(jiǎn)化實(shí)驗操作,并使實(shí)驗人員與儀器都獲得了最佳的保護。
可調節觸摸屏
僅需單手操作便可輕松完成所有設定??稍谟|摸屏上輸入所需的轉速和研磨時(shí)間,通過(guò)分秒計時(shí)器設定間隔時(shí)間和暫停時(shí)間,可存儲10個(gè)運行程序。
RFID智能檢測
RFID芯片中保存有研磨罐的準確參數信息,當研磨罐嵌入到球磨機內,控制系統會(huì )檢測該Zhi定的研磨罐,預防不合理的研磨設置、避免誤操作。
聯(lián)系人:楊經(jīng)理
郵箱:bill_lee@fritsch.cn
地址:北京市朝陽(yáng)區裕民路12號E1座一層108室
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