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高能球磨應(yīng)用于固態(tài)電池及電解質(zhì)的制備

傳統(tǒng)意義上來說

，合成新物質(zhì)都是通過化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的

，但基礎(chǔ)理論的研究結(jié)果表明，化學(xué)合成過程中其實(shí)也就是能量的轉(zhuǎn)變引起的

，因此高能機(jī)械球磨法逐漸成為制備新物質(zhì)的一種重要途徑

。高能機(jī)械球磨法的基本原理與化學(xué)合成的方法相似

，都是通過機(jī)械能轉(zhuǎn)換來促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生

，從而誘導(dǎo)材料組織結(jié)構(gòu)以及性能發(fā)生變化

，一般又被稱為機(jī)械化學(xué)法。

用于制備電極材料

與傳統(tǒng)的液態(tài)電池不同

，固態(tài)電池中界面的接觸都是固接觸，固態(tài)界面上有限的活性位點(diǎn)極大地限制了離子在界面上的傳輸

，導(dǎo)致極大的界面阻抗

。因此，構(gòu)建一個(gè)良好的界面接觸是提高全固態(tài)電池電化學(xué)性能有效的途徑和方法

。

為了解決這一問題

，眾多研究者對(duì)電極材料做了相應(yīng)研究，而在研究中發(fā)現(xiàn)在眾多的制備方法中

，高能球磨法能夠取得優(yōu)異的效果

，并且以便捷與高效的特點(diǎn)在制備方法中突出。

對(duì)于正極材料：實(shí)驗(yàn)人員研究了降低Li2S活性材料顆粒尺寸對(duì)電池電化學(xué)的影響

，他們通過高能球磨法來降低Li2S正極的尺寸

，并發(fā)現(xiàn)了降低正極材料顆粒大小有效提高了電池的可逆性能和倍率性能。

此外

，他們對(duì)比了手磨和球磨正極對(duì)電化學(xué)性能的影響

，并發(fā)現(xiàn)球磨可使顆粒間的接觸更加緊密，提供更多的活性位點(diǎn)并促進(jìn)鋰離子的傳輸

。

對(duì)于負(fù)極材料：目前

，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池負(fù)極材料主要是碳負(fù)極，但隨著電動(dòng)汽車業(yè)的飛速發(fā)展

，碳負(fù)極材料已明顯滿足不了鋰離子動(dòng)力電池的需求

。

鋰鈦氧化物是電池負(fù)極材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。尖晶石型Li4Ti5O12的制備方法

，主要有固相反應(yīng)法

、溶膠—凝膠法

，從工業(yè)化實(shí)現(xiàn)角度考慮，固相反應(yīng)法最有可能被采用

。劉盛林研究了一種采用高能球磨法用途制備鋰鈦氧化物的方法

，主要包括濕法預(yù)磨、高能球磨制備前軀體

、高溫合成Li4Ti5O12等

。

用于制備固態(tài)電解質(zhì)

在全固態(tài)鋰離子電池中，固體電解質(zhì)扮演了關(guān)鍵性的角色

，不僅能傳導(dǎo)鋰離子

，而且還可以當(dāng)隔膜使用，簡(jiǎn)化了工藝操作流程

。另外固體電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)率決定了全固態(tài)電池的性能

，所以，為了提高全固態(tài)電池的電化學(xué)性能

，即提高充放電容量和循環(huán)次數(shù)

，必須制備出具有高鋰離子電導(dǎo)率的固體電解質(zhì)。

目前對(duì)于固態(tài)電池的電解質(zhì)研究

，主要有三大路線

，分別為氧化物、硫化物及聚合物電解質(zhì)

。其中硫化物電解質(zhì)發(fā)展相對(duì)迅速

，比較有發(fā)展前景，很有可能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)

。

在硫化物固體電解質(zhì)中

，研究最多的體系是xLi2S-(100-x)P2S5硫化物微晶玻璃。采用高能球磨法制備固態(tài)電解質(zhì)70Li2S-30P2S5

，通過球磨Li2S和P2S5粉體

，整體氣氛在Ar氣中進(jìn)行，在60h小時(shí)后

，成功制備了70Li2S-30P2S5

。

上一條：什么是機(jī)械化學(xué)合成法
？
下一條：高能球磨制備Mg2Ni復(fù)合石墨烯和MWCNTs材料

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