應用案例 | 球磨儀在鋰電池行業的應用

從研究制造到質量控制，實驗室球磨儀在電池生產的價值鏈中發揮著至關重要的作用。首先，各式各樣的球磨儀被用于鋰電池材料的研究和開發，實驗室球磨儀還可用于工廠的小規模實驗生產。在大規模生產過程中，攪拌球磨儀，振動球磨儀或連續水平球磨儀是更常見的設備，但實驗室球磨儀也是生產或廢舊鋰電池循環回收利用環節中重要的設備，被用于質量控制的制備分析用樣品。

圖2 萊馳產品家族

硅容納鋰離子的能力是石墨的10倍，因此被用作鋰電池負極的基本材料，或以碳硅符合材料的形式添加到石墨負極中。使用萊馳高能球磨儀Emax和萊馳混合球磨儀MM 500 Nano，硅的顆粒度均可減小至0.5 μm，如下圖所示。最終的粒度和粒度分布取決于球磨儀研磨參數的設置。

石墨是常見的鋰電池負極材料，但也用于其他類型的電池，如堿性電池和鋅碳電池，以及燃料電池和電容器。石墨粉的粒度和粒度分布式電極設計中的一個重要指標，因為它會影響電池的整體性能。

由于石墨是一種固體潤滑劑，具有低摩擦特性，因而研磨石墨具有很大的挑戰性。下面介紹使用萊馳球磨儀研磨石墨材料的三種方法。

石墨樣品材料的初始粒度為50 μm。如果石墨以粗粒形式存在，則必須在實驗室球磨機中進行處理之前對材料進行預粉碎，例如在轉子研機或顎式破碎機中進行預粉碎。在干法研磨過程中，30 g的樣品材料在行星式球磨機 PM 400 中進行處理，球機裝在一個 250 ml的碳化鎢研磨罐中，并配有 600 g直徑為3 mm的研磨球。每 15 分鐘停止研磨 15 分鐘，讓樣品冷卻。經過10 個小時的研磨，顆粒尺寸減小到d90= 20 μm。

在濕法研磨過程中，將50 g石墨粉與 300 ml直徑為1 mm的研磨球一起放入 500 ml氧化鋯罐中的PM 100 行星球中進行研磨。大約 130 ml異丙醇用于溶解。在 450 轉/分的轉速下研磨8小時后，粒徑減小到d90=13 µm。在此過程中，行星式球磨儀也會停止運轉，讓樣品冷卻下來。