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應(yīng)用案例 | 利用萊馳高能球磨儀合成固態(tài)電池電解質(zhì)材料
安全性高，降低電池自燃、爆炸風(fēng)險(xiǎn)。全固態(tài)電解質(zhì)材料通常不燃或者燃點(diǎn)高，且無(wú)快速爆燃風(fēng)險(xiǎn)；
能量密度高。固態(tài)電池具有非常高的力學(xué)強(qiáng)度，可以抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，陰極材料可以選用高能量密度的鋰金屬電極。因?yàn)闃O低的安全風(fēng)險(xiǎn)，全固態(tài)電池電化學(xué)窗口可達(dá) 5 V 以上，高于液態(tài)鋰離子電池(4.2 V)，陽(yáng)極可選用高能量密度材料(如高鎳三元電極)，進(jìn)一步增大能量密度；
全固態(tài)電池?zé)o需電解液和隔膜，可簡(jiǎn)化封裝、冷卻系統(tǒng)，在有限空間內(nèi)進(jìn)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(tài)鋰電池與全固態(tài)鋰電池結(jié)構(gòu)對(duì)比
圖2 主流三大固態(tài)電解質(zhì)體系及特點(diǎn)
圖3 機(jī)械合金原理圖
使用試劑級(jí)Li2S, P2S5, LiX(X=Cl, Br, I)粉末作為原料，按照Li6PS5X(X=Cl, Br, I)比例計(jì)算配比，分別稱(chēng)重相應(yīng)原料的質(zhì)量，合計(jì)1 g。
圖4 實(shí)驗(yàn)所用到的化學(xué)試劑
選用萊馳高能行星式球磨儀PM300作為材料機(jī)械合金制備的機(jī)器，該機(jī)器最高轉(zhuǎn)速可達(dá)800 rpm，最大能提供64 G的加速能量，能為機(jī)械合金應(yīng)用提供強(qiáng)大且穩(wěn)定的輸入能量。同時(shí)該設(shè)備配有兩個(gè)工位，可同時(shí)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(shù)：轉(zhuǎn)速600 rpm，連續(xù)研磨20 h。
將研磨后的材料取出后放進(jìn)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(dá)1600 ℃，有多個(gè)溫區(qū)的型號(hào)可選。該系列管式爐具有優(yōu)異的溫度均勻性，快速升溫和冷卻速率，整個(gè)加熱長(zhǎng)度的溫度均勻性好。
使用X射線衍射儀(XRD)對(duì)合成的材料的物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。XRD測(cè)試結(jié)果顯示Li6PS5X(X=Cl, Br, I)的特征衍射峰清晰明顯，表明可通過(guò)通過(guò)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(tài)電池電解質(zhì)材料。
圖7 合成材料的XRD測(cè)試結(jié)果
行星式球磨儀PM300是一款功能強(qiáng)大、符合人體工程學(xué)的臺(tái)式設(shè)備，配有兩個(gè)研磨工位，可支持高達(dá) 500 毫升容積的研磨罐，允許每批次處理最多達(dá)220 毫升x2的樣品材料。最高800 rpm的高轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的高離心力導(dǎo)致粉碎效率極大提升，從而縮短了工作時(shí)間。
PM 300幾乎可以適合所有行業(yè)，可滿足質(zhì)量控制過(guò)程中對(duì)純度、速度、出樣細(xì)度和重現(xiàn)性的最高要求。由于其高達(dá)64倍重力加速度的巨大能量輸入，PM 300也是機(jī)械化學(xué)反應(yīng)（機(jī)械化學(xué)合成、機(jī)械合金化和機(jī)械催化）或納米級(jí)超細(xì)膠體研磨等研究任務(wù)的選擇。
卡博萊特蓋羅的多功能新型TF管式爐系列融合了高品質(zhì)的加熱元件和創(chuàng)新的保溫設(shè)計(jì)，可在保持降低的外殼溫度和功耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高性能。
TF系列在設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)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(xué)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(yùn)行。
領(lǐng)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(guó)Retsch (菜馳)粉碎、研磨、篩分設(shè)備和德國(guó)MICROTRAC MRB(麥奇克萊馳)多功能粒度粒形分析儀等設(shè)備。如有需要，可掃描下方二維碼添加客服溝通。
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