三元材料機械融合技術
核心提示:機械融合技術是一種新復合材料的加工工藝,它的基本原理是顆粒表面機械力作用產生的機械化學效應,將不同材料制備為復合材料。日本細川密克朗公司的融合機的原理物料在離心力的作用下向圓筒內壁運動,被迫通過圓筒內壁和沖頭之間的間隙,在這里物料受到擠壓、摩擦、剪切等應力作用,表面改性劑或添加劑便包覆在待改性顆粒表面。
【鋰電世界】 機械融合技術是一種新復合材料的加工工藝,它的基本原理是顆粒表面機械力作用產生的機械化學效應,將不同材料制備為復合材料。日本細川密克朗公司的融合機的原理物料在離心力的作用下向圓筒內壁運動,被迫通過圓筒內壁和沖頭之間的間隙,在這里物料受到擠壓、摩擦、剪切等應力作用,表面改性劑或添加劑便包覆在待改性顆粒表面。
機械融合機可以將兩種或多種粉體材料構成一種復合粉體材料,包括固定化處理、成膜化處理、球形化處理等。三元材料改性中,多用到融合設備的固定化處理和成膜化處理兩種功能。
固定化處理主要是指,以三元材料為母粒子,用融合機將改性添加劑如納米三氧化二鋁、納米導電劑等均勻分散并固定在三元材料表面。成膜化處理是指,以三元材料為母粒子,用融合機將改性添加劑均勻包覆在三元材料表面,使添加劑成為一層膜物質,多用于改善三元材料安全性能。
機械融合機可以將兩種或多種粉體材料構成一種復合粉體材料,包括固定化處理、成膜化處理、球形化處理等。三元材料改性中,多用到融合設備的固定化處理和成膜化處理兩種功能。
固定化處理主要是指,以三元材料為母粒子,用融合機將改性添加劑如納米三氧化二鋁、納米導電劑等均勻分散并固定在三元材料表面。成膜化處理是指,以三元材料為母粒子,用融合機將改性添加劑均勻包覆在三元材料表面,使添加劑成為一層膜物質,多用于改善三元材料安全性能。
采用不同的融合時間或融合添加劑,可以達到不同的融合效果,為不同融合時間對應的三元材料SEM圖。添力口劑納米三氧化二鋁的加入量為0.5%(質量分數)。從中可以看出,當融合時間為Smin時,納米三氧化二鋁均勻地分布在NCMIII表面,還能清楚地看到三元材料的單晶顆粒。當融合時間延長到15min時,已經看不到明顯的納米三氧化二鋁顆粒,且三元材料表面的一部分單晶已經被磨平。蘭§融合時間繼續加長到30min時,我們已經完全看不到三元材料表面的單晶。當融合時間為60min時,三元材料形貌和30min時無太大差異,表面看起來像是被包覆了一層膜物質。,電性能測試為紐扣半電池,負極為鋰片,測試條件為4.2~2.7V、0.2C、25℃。從中可以看出,材料的容量隨著融合時間的加長而降低,但循環效率隨著融合時間的加長而提升。考慮到融合機的能耗較高,且各個電池廠家對材料的循環性能和容量指標要求不同,所以應根據具體情況選擇適當的融合時間。另外,融合處理后的材科安全性能也顯著提升,經融合包覆三氧化二鋁處理后的NCM111做成1.5A.h的18650電池,安全性能顯著改善,主要表現在針刺通過率上。
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