砂磨機在固態電池應用中的關鍵作用概述

發布時間：2020-01-12 來源：TGM 瀏覽：次

砂磨機是目前物料適應性廣、先進、效率高的研磨設備，研磨腔狹窄，撥桿間隙小，研磨能量密集，配合高性能的冷卻系統和自動控制系統，可實現物料連續加工連續出料，極大的提高了生產效率。

　　當前主流鋰電池使用液態電解質，存在起火等安全隱患，且特定體積內能夠儲存的能量有限，用固態電解質替換傳統鋰離子電池中的有機液態電解質可以極大緩解安全問題，且有望突破能量密度的“玻璃天花板”，固態電池應運而生。固態電池，是一種使用固體正負極和固體電解質，不含有任何液體，所有材料都由固態材料組成的電池。據預測，2020年固態電池技術研發有望取得突破性進展，在成本、能量密度和生產過程等方面進一步趕超鋰離子電池技術。

　　固態電池的生產當然也離不開砂磨機，下面我們以石榴石結構固體電解質為例，介紹砂磨機在固態電池中的應用。

　　Ta摻雜Li7La3Zr2O12（Ta-LLZO）石榴石結構固體電解質具備室溫電導率高，對金屬鋰穩定和可在空氣環境下制備等優點，是下一代高安全性固態電池的固體電解質材料的候選者之一。其結構中Ta5+取代Zr4+引入Li空位，一方面穩定立方相，另一方面提高電導率。在眾多制備Ta-LLZO粉體的方法中，固相反應法（SolidStateReaction,SSR）是最實用的可大規模生產預燒粉的方法。在壓制成型和燒結之前，一般會將預燒粉研磨至亞微米級以提高其燒結活性。

　　圖F為一個典型的砂磨后的Ta-LLZO顆粒的STEM照片。經過砂磨的細顆粒表面較為粗糙，對其中白色虛線框標記的區域做選區電子衍射（SAED），結果如圖G所示。電子衍射花樣為展寬明顯的多晶德拜環，最亮的環對應于晶面間距為0.31nm的(240)面。該面間距比純Ta-LLZO粉體和H+交換后的Ta-LLZO晶格中的數值大。說明砂磨后的細Ta-LLZO顆粒表面和內部晶格變形并多晶化。圖H為顆粒表面的HRTEM原子排列圖像。該圖像表明，Ta-LLZO在極小的疇區內（1~2nm）有序排列，但不同疇區的排列完全是無序的，進一步證實了砂磨顆粒的多晶化，利于后續燒結。