其他設備: 頗爾Pall 過濾與分離 Hentec Industries 可焊性測試系統賓得測試箱飛馳Fritsch 球磨粉碎與粒度分析 Systech Illinois 微量氧微量水測試博勢Proceq巡鷹智檢便攜硬度及探傷 C&W 鹽霧箱阿朗Arun 直讀光譜儀小坂Kosaka 表面測量儀賽默飛世爾Thermo Fisher（FEI）掃描電鏡 TMI 軟包表面性能測試 Messmer Büchel 軟包強度測試 CMC-KUHNKE 金屬罐體檢測測試 Ray-Ran 高分子聚合物測試 Eagle Vision 包裝表面視覺檢測 TM Electronics 檢漏儀

金相切片耗材: 金剛石拋光液金剛石磨盤砂紙

應用案例 | 利用萊馳高能球磨儀合成固態電池電解質材料

時間：2024/12/23閱讀：37

全固態電池是采用固態電極和固態電解質的電池。固態電池的正極材料與液態電解質電池沒有太大差別，負極材料主要選用金屬鋰、鋰合金或石墨烯等。與液態鋰離子電池不同，固態電池中的固態電解質替代了液態鋰離子電池的液態電解質和隔膜，其核心即是開發具有高機械性能、高離子電導率、優異電化學和熱穩定性、以及與電極材料兼容的固態電解質。

全固態電池具有多種優點：

安全性高，降低電池自燃、爆炸風險。全固態電解質材料通常不燃或者燃點高，且無快速爆燃風險；
能量密度高。固態電池具有非常高的力學強度，可以抑制鋰枝晶的生長，陰極材料可以選用高能量密度的鋰金屬電極。因為極低的安全風險，全固態電池電化學窗口可達 5 V 以上，高于液態鋰離子電池(4.2 V)，陽極可選用高能量密度材料(如高鎳三元電極)，進一步增大能量密度；
全固態電池無需電解液和隔膜，可簡化封裝、冷卻系統，在有限空間內進一步縮減電池重量和體積，大大提高體積能量密度。

圖1 液態鋰電池與全固態鋰電池結構對比

全固態電解質研究是儲能領域非常熱門的研究領域，報道的材料體系繁多，性能各異，目前具市場化或商業化前景的固態電解質材料主要由三大類：聚合物，無機氧化物，以及硫化物。

圖2 主流三大固態電解質體系及特點

硫化物固態電解質由氧化物固態電解質衍生而來，氧化物中的氧元素被硫取代，成為硫化物固態電解質。硫化物電解質室溫離子導率較高，通常約10^-3-10^-4 S/cm，最高可達到1.2 x 10^-2 S/cm，甚至超過液態電解質。同時，硫化物質軟易加工，力學性能較好，電化學穩定窗口較寬(5 V以上)，受到了眾多企業的青睞，尤其是日韓企業投入了大量資金進行研究。日本豐田公司2010年即推出采用硫化物電解質的固態電池，2014年樣品電池能量密度達到400 Wh/kg。據日本豐田公司介紹固態電池在2020年推進實現硫化物固態電池的產業化。本文介紹一種機械合金法，即利用高能球磨儀合成硫化物固態電池電解質材料的方法。

機械合金

機械合金(Mechanical Alloying)是一種粉末加工技術，通過反復冷焊、斷裂和重新焊接粉末顆粒來實現材料的均勻性。研磨需要有強勁的動能把固體粉末結合在一起，行星式球磨儀產生的高能撞擊可以提供所需能量。在研磨球的撞擊和擠壓下，細粉顆粒會發生塑性形變并且焊合在一起。所以機械合金法可以彌補傳統高溫熔融無法制備的樣品的不足，并且可以制備更大自由度混合比的樣品。

圖3 機械合金原理圖

制備過程

原料配比稱重

使用試劑級Li₂S, P₂S₅, LiX(X=Cl, Br, I)粉末作為原料，按照Li₆PS₅X(X=Cl, Br, I)比例計算配比，分別稱重相應原料的質量，合計1 g。

圖4 實驗所用到的化學試劑

機械合金

選用萊馳高能行星式球磨儀PM300作為材料機械合金制備的機器，該機器最高轉速可達800 rpm，最大能提供64 G的加速能量，能為機械合金應用提供強大且穩定的輸入能量。同時該設備配有兩個工位，可同時合成兩份原料，提高工作效率。

圖5 萊馳高能行星式球磨儀PM300

研磨套件選擇：50 ml氧化鋯研磨罐，15顆直徑10 mm氧化鋯研磨球。
研磨參數：轉速600 rpm，連續研磨20 h。

熱處理

將研磨后的材料取出后放進通氬氣氣氛的管式爐中在550 ℃的溫度下加熱5 h。

圖6 卡博萊特蓋羅管式爐TF系列

熱處理爐選用卡博萊特蓋羅的TF系列，該系列管式爐加熱溫度最高可達1600 ℃，有多個溫區的型號可選。該系列管式爐具有優異的溫度均勻性，快速升溫和冷卻速率，整個加熱長度的溫度均勻性好。

結果與討論

使用X射線衍射儀(XRD)對合成的材料的物相結構進行分析。XRD測試結果顯示Li₆PS₅X(X=Cl, Br, I)的特征衍射峰清晰明顯，表明可通過通過高能行星式球磨儀可合成Li₆PS₅X(X=Cl, Br, I)晶體，獲得理想的固態電池電解質材料。

圖7 合成材料的XRD測試結果

結論

通過上述實驗過程，證明采用機械合金法，利用高能行星式球磨儀制備固態電解質硫化物材料的可行性。該方法是一種實驗室小批量固態電解質材料簡單高效的制備方法，便于快速評估不同材料的電化學性能，篩選出優良的固態電池電極和電解質材料。

相關設備

行星式球磨儀 PM 300

行星式球磨儀PM300是一款功能強大、符合人體工程學的臺式設備，配有兩個研磨工位，可支持高達 500 毫升容積的研磨罐，允許每批次處理最多達220 毫升x2的樣品材料。最高800 rpm的高轉速，產生的高離心力導致粉碎效率極大提升，從而縮短了工作時間。

PM 300幾乎可以適合所有行業，可滿足質量控制過程中對純度、速度、出樣細度和重現性的最高要求。由于其高達64倍重力加速度的巨大能量輸入，PM 300也是機械化學反應（機械化學合成、機械合金化和機械催化）或納米級超細膠體研磨等研究任務的選擇。

卡博萊特蓋羅管式爐TF系列

卡博萊特蓋羅的多功能新型TF管式爐系列融合了高品質的加熱元件和創新的保溫設計，可在保持降低的外殼溫度和功耗的同時實現高性能。

TF系列在設計時考慮了靈活性。插入式工作管和工作管適配器的使用，允許單個管式爐適配多種直徑的工作管，而工作管本身也可以輕松更換，以滿足工藝的不同物理或化學要求。

可選的工作管套件使用戶能夠配置TF系列管式爐，以便在真空或可控氣氛下運行。

END

領拓儀器作為弗爾德的代理商，擁有Carbolite•Gero (卡博萊特·蓋羅)烘箱、馬弗爐，Eltra (埃爾特)碳/硫/氧/氮/氫元素分析儀，德國Retsch (菜馳)粉碎、研磨、篩分設備和德國MICROTRAC MRB(麥奇克萊馳)多功能粒度粒形分析儀等設備。如有需要，可掃描下方二維碼添加客服溝通。

色综合99久久久无码国产精品,久久AV无码AV高潮AV不卡,丰满多毛的大隂户毛茸茸 ,日本美女图片

應用案例 | 利用萊馳高能球磨儀合成固態電池電解質材料

會員登錄

收藏該商鋪

提示