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機(jī)械合金法在電池制備上的應(yīng)用

——以高能球磨儀為例

1機(jī)械合金法簡介

上世紀(jì)60年代末，美國國際鎳公司用機(jī)械合金法第一次制備成功耐高溫鎳鐵合金并以此申請專利。機(jī)械合金研磨需要有強(qiáng)勁的動能把固體粉末結(jié)合在一起，行星式球磨儀產(chǎn)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(xì)粉顆粒會發(fā)生塑性形變并且焊合在一起。所以機(jī)械合金法可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)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。

2高能球磨儀 — 更適合用機(jī)械合金法進(jìn)行電池材料的實(shí)驗(yàn)室制備

轉(zhuǎn)化率更高、更省時

對于難融合的樣品，球磨機(jī)械合金法可以提供高能量輸出的撞擊和摩擦。實(shí)驗(yàn)顯示Emax的時間明顯少于行星式球磨儀，不僅如此，最后的結(jié)果也顯示轉(zhuǎn)化率 更高，無定形態(tài)更少、發(fā)熱結(jié)塊現(xiàn)象也更少。

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案例一：用高能球磨儀制備硅鍺合金

硅（Si）和鍺（Ge）都是最通用常見半導(dǎo)體材料—是光電電池和晶體管產(chǎn)業(yè)的基石。硅鍺合金材料性質(zhì)如帶隙可以由改變硅和鍺混合比例來調(diào)整。熱電合金材料用于制造航天熱偶發(fā)電機(jī)，保證了空間探索和試驗(yàn)設(shè)備的動力供應(yīng)。

相較于常規(guī)球磨儀，Emax機(jī)械合金實(shí)驗(yàn)的時間大大縮短，可節(jié)省大致50% 的時間。

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案例二：用高能球磨儀制備鎳錳酸鋰電池材料

鎳錳酸鋰材料具有尖晶石結(jié)構(gòu)，相比于鈷酸鋰材料的層狀結(jié)構(gòu)，尖晶石結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，具有三維鋰離子擴(kuò)散通道，更加有利于鋰離子的擴(kuò)散。鎳錳酸鋰材料的工作電壓平臺高達(dá)4.7V，可逆容量達(dá)到146mAh/g，相比于鈷酸鋰材料的3.7V工作電壓平臺，具有非常大的優(yōu)勢。反應(yīng)在電池包上面，鎳錳酸鋰與鈷酸鋰正極材料相比，其輸出電壓高、成本低、環(huán)境友好。

與普通行星式球磨儀相比，高能球磨儀Emax效率更高更省時。