010-82036109
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技术文章
Article以硅（Si）作为锂离子电池中的负极组件，具备明显的性能优势。与当前主要的石墨负极材料相比，硅基负极理论比容量高，高达4200mAh/g，是石墨负极的10倍左右；另外，硅基负极安全性能更佳，其具有较低的脱嵌锂电位，在充电时可避免表面的析锂现象，能够减小电池短路带来的风险。
通过使用FRITSCH飞驰球磨设备，能够实现通过各种硅颗粒的几何形状快速成型，生产新一代高容量硅基锂离子电池。
实验设备与方案
1、实验设备：
研磨细度：纳米级
2、工作原理：
FRITSCH行星式球磨机主要通过研磨球的高能量撞击进行粉碎。
在实验过程中，研磨罐中装有样品与研磨球，并在与其旋转方向相反的主盘上沿着自身轴进行旋转，叠加的离心力使样品和研磨球在研磨罐内壁反弹，在此状态下，研磨球将以Ji高的速度砸向研磨罐壁内对角方向上的样品，从而实现样品的粉碎。
| 配置/方案 | 方案一 | 方案二 |
| 研磨球 | 3-20mm ZrO2研磨球 | |
| 研磨罐 | ZrO2（内衬）不锈钢研磨罐 | |
| 分散剂 | 干法（氩气） | |
| 转速 | 900rpm | 500rpm |
| 研磨时间 | 1h | 3h （每1h休息一次） |
实验结果与分析
① 球磨条件对输入总能量的影响
传统意义上，球磨工艺通常用于减少颗粒的尺寸，但是在本次实验中，能够利用球磨过程中的冷焊现象，来增加硅粉颗粒的尺寸。
之所以能够实现这样的控制，是因为在球磨进行的过程中，不同球磨条件下的总能量输入状态存在差异。较低的转速（500rpm）能够产生较低的能量，而高转速（900rpm）会产生更高的能量，因此，设置较高的转速条件，会使粒径较大的硅颗粒断裂，因而形成直边形态。
实验结果与分析
② 球磨条件对颗粒比表面积的影响
对于锂离子电池负极材料的优化，负极表面积也是非常关键的参数，其能够影响电池的容量与稳定性。
理论上，高比表面积有益于电池电容的Zui大化，但是，低比表面积却能够使消耗锂的固体电解质界面（SEI）层总体积最小化；因此，为了优化负极材料的形状和孔隙度，该参数的控制需要满足一定的平衡。
综上所述，球磨方法在调控硅负极材料的粒径、形态与BET比表面积方面的效果得到了证实。通过实验可以得知，设置较低的球磨转速能够使颗粒球化，这对于电池的倍率性能是有益的。另外，通过进一步降低BET表面积，还可以提高硅基负极电池的First库仑效率与循环寿命。
FRITSCH行星式球磨机加强型
应用优势
在惰气环境中研磨
加强型产品的充气盖配件可以为研磨体系提供一个稳定的惰性气体环境，为机械合金化以及高活性样品的研磨提供气氛保护。
通过连续测量研磨罐内的气体压力和温度，轻松安全地监测和分析热效应、物理和化学反应或压力变动。球磨机自动控制测量，以确保不超过设定的参数。
研磨罐安全嵌入，简化实验操作，并使实验人员与仪器都获得了最佳的保护。
可调节触摸屏
仅需单手操作便可轻松完成所有设定。可在触摸屏上输入所需的转速和研磨时间，通过分秒计时器设定间隔时间和暂停时间，可存储10个运行程序。
RFID智能检测
RFID芯片中保存有研磨罐的准确参数信息，当研磨罐嵌入到球磨机内，控制系统会检测该Zhi定的研磨罐，预防不合理的研磨设置、避免误操作。
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