以硅（Si）作為鋰離子電池中的負(fù)極組件，具備明顯的性能優(yōu)勢。與當(dāng)前主要的石墨負(fù)極材料相比，硅基負(fù)極理論比容量高，高達(dá)4200mAh/g，是石墨負(fù)極的10倍左右；另外，硅基負(fù)極安全性能更佳，其具有較低的脫嵌鋰電位，在充電時可避免表面的析鋰現(xiàn)象，能夠減小電池短路帶來的風(fēng)險。
通過使用FRITSCH飛馳球磨設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)通過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。
實驗設(shè)備與方案
1、實驗設(shè)備：
研磨細(xì)度：納米級
2、工作原理：
FRITSCH行星式球磨機(jī)主要通過研磨球的高能量撞擊進(jìn)行粉碎。
在實驗過程中，研磨罐中裝有樣品與研磨球，并在與其旋轉(zhuǎn)方向相反的主盤上沿著自身軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，疊加的離心力使樣品和研磨球在研磨罐內(nèi)壁反彈，在此狀態(tài)下，研磨球?qū)⒁訨i高的速度砸向研磨罐壁內(nèi)對角方向上的樣品，從而實現(xiàn)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(nèi)襯）不銹鋼研磨罐 | |
| 分散劑 | 干法（氬氣） | |
| 轉(zhuǎn)速 | 900rpm | 500rpm |
| 研磨時間 | 1h | 3h （每1h休息一次） |
實驗結(jié)果與分析
① 球磨條件對輸入總能量的影響
傳統(tǒng)意義上，球磨工藝通常用于減少顆粒的尺寸，但是在本次實驗中，能夠利用球磨過程中的冷焊現(xiàn)象，來增加硅粉顆粒的尺寸。
之所以能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的控制，是因為在球磨進(jìn)行的過程中，不同球磨條件下的總能量輸入狀態(tài)存在差異。較低的轉(zhuǎn)速（500rpm）能夠產(chǎn)生較低的能量，而高轉(zhuǎn)速（900rpm）會產(chǎn)生更高的能量，因此，設(shè)置較高的轉(zhuǎn)速條件，會使粒徑較大的硅顆粒斷裂，因而形成直邊形態(tài)。
實驗結(jié)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(fù)極材料的優(yōu)化，負(fù)極表面積也是非常關(guān)鍵的參數(shù)，其能夠影響電池的容量與穩(wěn)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(fù)極材料的形狀和孔隙度，該參數(shù)的控制需要滿足一定的平衡。
綜上所述，球磨方法在調(diào)控硅負(fù)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。通過實驗可以得知，設(shè)置較低的球磨轉(zhuǎn)速能夠使顆粒球化，這對于電池的倍率性能是有益的。另外，通過進(jìn)一步降低BET表面積，還可以提高硅基負(fù)極電池的First庫侖效率與循環(huán)壽命。
FRITSCH行星式球磨機(jī)加強型
應(yīng)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穩(wěn)定的惰性氣體環(huán)境，為機(jī)械合金化以及高活性樣品的研磨提供氣氛保護(hù)。
通過連續(xù)測量研磨罐內(nèi)的氣體壓力和溫度，輕松安全地監(jiān)測和分析熱效應(yīng)、物理和化學(xué)反應(yīng)或壓力變動。球磨機(jī)自動控制測量，以確保不超過設(shè)定的參數(shù)。
研磨罐安全嵌入，簡化實驗操作，并使實驗人員與儀器都獲得了最佳的保護(hù)。
可調(diào)節(jié)觸摸屏
僅需單手操作便可輕松完成所有設(shè)定?？稍谟|摸屏上輸入所需的轉(zhuǎn)速和研磨時間，通過分秒計時器設(shè)定間隔時間和暫停時間，可存儲10個運行程序。
RFID智能檢測
RFID芯片中保存有研磨罐的準(zhǔn)確參數(shù)信息，當(dāng)研磨罐嵌入到球磨機(jī)內(nèi)，控制系統(tǒng)會檢測該Zhi定的研磨罐，預(yù)防不合理的研磨設(shè)置、避免誤操作。
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