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氣流粉碎機(jī)在固態(tài)電池中的應(yīng)用

諾澤流體科技 2024-09-20 | 閱讀：2107

固態(tài)電池

固態(tài)電池是一種使用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)的電池技術(shù)。相比傳統(tǒng)鋰離子電池，固態(tài)電池具有更高的安全性、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。固態(tài)電池的基本組成通常包括以下幾個(gè)部分：

固態(tài)鋰電池結(jié)構(gòu)

正極材料

正極材料是電池中負(fù)責(zé)儲(chǔ)存鋰離子的部分，常見的正極材料包括但不限于：

鋰金屬氧化物（如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4）
鋰鎳錳鈷氧化物（NMC）
鋰鎳鈷鋁氧化物（NCA）

固態(tài)電解質(zhì)

固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池的核心組成部分，它允許鋰離子在電池充放電過程中通過，同時(shí)提供電子絕緣。固態(tài)電解質(zhì)的材料可以是：

氧化物（如LiPON、LLZO）
硫化物（如Li2S-P2S5）
聚合物（如PEO、PAN）

負(fù)極材料

負(fù)極材料是電池中鋰離子釋放和嵌入的部分。在固態(tài)電池中，負(fù)極材料通常包括：

鋰金屬（如鋰箔）
鋰合金
碳基材料（如石墨烯、硬碳）

主流的固態(tài)電解質(zhì)分為聚合物、氧化物、硫化物三大路線

聚合物固態(tài)電解質(zhì)擁有良好的成膜性，但室溫下離子電導(dǎo)率過低，單獨(dú)使用無法滿足需求。
氧化物固態(tài)電解質(zhì)對水氧不敏感且電導(dǎo)率適中，過去在熱穩(wěn)定性與電化學(xué)窗口高、而材料價(jià)格低的優(yōu)勢加持下，成為國內(nèi)團(tuán)隊(duì)的主流選擇，并搭載半固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)率先上車。
硫化物固態(tài)電解質(zhì)由于其具有很好的加工性能以及極高的離子電導(dǎo)率，被認(rèn)為是全固態(tài)鋰電池中的有利競爭者。與氧化物固態(tài)電解質(zhì)相比，硫化物固態(tài)電解質(zhì)合成溫度較低，楊氏模量低，更易加工和致密化，與正負(fù)極材料的界面接觸性更好，粉末冷壓成片后便能獲得較高的離子電導(dǎo)率。
硫化物電解質(zhì)也面臨著在空氣中不穩(wěn)定、合成成本高的問題。由于硫化物遇空氣會(huì)迅速水解生成毒性氣體，因此電解質(zhì)合成需在惰性氣氛環(huán)境下進(jìn)行，造成研發(fā)、制造、運(yùn)輸及儲(chǔ)存成本高昂。

固態(tài)電解質(zhì)對比

硫化物固態(tài)電解質(zhì)固相法合成

固相法以高能球磨后熱處理的方法為主，主要工藝流程包括：

（1）球磨：將硫化鋰、五硫化二磷、氯化鋰按照一定的比例混入球磨介質(zhì)中，將混料加入到球磨機(jī)中機(jī)械研磨后得到漿料；

（2）干燥：將球磨后得到的漿料在保護(hù)氣氛中干燥，得到硫化物固態(tài)電解質(zhì)前驅(qū)體；

（3）燒結(jié)：將硫化物固態(tài)電解質(zhì)前驅(qū)體置于惰性氣體保護(hù)下的燒結(jié)爐中，高溫?zé)Y(jié)得到硫化物固態(tài)電解質(zhì)；（4）破碎：將硫化物固態(tài)電解質(zhì)加入到氣流粉碎機(jī)中經(jīng)過氣流破碎，得到所需粒度的硫化物固態(tài)電解質(zhì)，氣流粉碎機(jī)單獨(dú)置于手套箱內(nèi)，全程密閉運(yùn)行。

固相法制備硫化物固態(tài)電解質(zhì)工藝流程

密閉隔離氣流粉碎機(jī)

密閉隔離氣流粉碎機(jī)是一種用于超細(xì)粉碎的設(shè)備，它在操作過程中可以實(shí)現(xiàn)對物料的密閉處理，以防止粉塵外泄和交叉污染。這種粉碎機(jī)特別適用于那些需要在無塵、無菌或者有特定環(huán)境要求下進(jìn)行粉碎的物料。

密閉隔離氣流粉碎機(jī)

密閉系統(tǒng)：整個(gè)粉碎過程在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中進(jìn)行，這意味著物料不會(huì)被暴露到外部環(huán)境中，同時(shí)也防止了外部污染物進(jìn)入粉碎室。
隔離操作：操作人員與粉碎過程隔離，通常通過控制面板或自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行操作，以確保操作安全并減少對操作人員的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。
氣流粉碎原理：物料通過高速氣流的沖擊和剪切力進(jìn)行粉碎。氣流粉碎機(jī)利用壓縮空氣作為動(dòng)力，將物料加速至超音速，然后在粉碎室內(nèi)與固定或活動(dòng)的沖擊表面發(fā)生碰撞，實(shí)現(xiàn)物料的粉碎。
精細(xì)控制：設(shè)備通常配備有精確的控制系統(tǒng)，允許操作者控制粉碎參數(shù)，如氣流速度、溫度、壓力和粉碎時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品粒度和形態(tài)的精確控制。
低交叉污染風(fēng)險(xiǎn)：由于粉碎過程的密閉和隔離特性，物料之間的交叉污染風(fēng)險(xiǎn)被降到最低，這對于制藥、食品加工和高精度化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)尤為重要。
適用于敏感物料：密閉隔離氣流粉碎機(jī)適用于處理易燃、易爆、有毒或具有特殊衛(wèi)生要求的物料。
易于清潔和維護(hù)：設(shè)備設(shè)計(jì)考慮到了清潔和維護(hù)的便利性，通常可以快速拆卸和清潔，以滿足不同批次生產(chǎn)的需求。
環(huán)境友好：由于減少了粉塵逸散和噪音污染，密閉隔離氣流粉碎機(jī)對工作環(huán)境和周圍環(huán)境的影響較小。