Az akkumulátorok anyagainak részecskeméret-csökkentése

Az aktív anyagok részecskemérete és részecskeméret-eloszlása jelentősen meghatározza az akkumulátorok általános teljesítményét, például a kapacitást, a teljesítménysűrűséget, a sebességet, az energiasűrűséget, az életciklus-stabilitást és a biztonságot. A RETSCH mintamalmok a nyersanyagok, mint például a nikkel, mangán, kobalt, lítiumtartalmú anyagok vagy grafit szemcseméretének csökkentésére, illetve az aktív elektródanyagok deagglomerálására szolgálnak.

Szilícium részecskeméret-csökkentése

^{Az eredeti minta térfogat alapú szemcseméret-eloszlása, valamint a nagyenergiájú Emax golyósmalomban és az MM 500 nano golyósmalomban végzett 60 perces őrlés után.}

LPS részecskeméret-csökkentése ellenőrzött légkörben és hőmérsékleten

^{Szulfidos szilárd elektrolit (LPS) néhány golyóval együtt egy 125 ml-es csavarzáras MM 500 kontrolledényben, kesztyűtartóban felnyitva.}

Grafit szemcseméretének csökkentése nedves őrléssel

^{Grafitmintával töltött edény az MM 500 nano készülékben történő kolloidális őrléshez izopropanollal.}

Új akkumulátor-anyagok szintézise

A mechanokémiai szintézis különösen népszerűvé vált az akkumulátortechnológia területén, ahol innovatív, nagy tisztaságú elektrolitok, szeparátorok vagy többfázisú kompozitok előállítására, illetve mikroszerkezetük optimalizálására használják. Például újszerű szilárd elektrolitok szintetizálása oldószermentes eljárással vagy teljesítményük és stabilitásuk javítása. Egy másik alkalmazási terület a környezetbarát újrahasznosítási reakciók, például a lítium-ion akkumulátorok katódanyagának mechanokémiai redukciója. A golyósmalmok minden típusa alkalmas a mechanikai szintézisre. Az érintett vegyi anyagok jellemzően levegőérzékenyek és drágák, ezért a kis üregű edényekben történő szakaszos feldolgozás - mint a RETSCH keverőmalmok esetében elérhető - előnyös.

Folyamatszabályozás a GrindControl segítségével

A hőmérséklet és a nyomás ellenőrzése kritikus fontosságú az akkumulátorok anyagának fejlesztése során, hogy optimális feltételeket biztosítson az anyag integritásának megőrzéséhez. Ezek a paraméterek befolyásolják az anyagok fizikai és kémiai tulajdonságait, és közvetlenül befolyásolják a teljesítményüket. E feltételek pontos ellenőrzése elengedhetetlen a konzisztens eredmények eléréséhez és a gyártási folyamatok sikeres skálázásának lehetővé tételéhez. Az edényen belüli hőmérséklet és nyomás mérésére speciális fedelek állnak rendelkezésre.

RAMAN spektroszkópia keverőmalmokkal

A keverőmalmok különösen alkalmasak az in-situ RAMAN-spektroszkópiára, amely lehetővé teszi a mechanokémiai reakciókinetika részletes vizsgálatát. Az MM 400 egy kivehető fenéklemezzel van felszerelve, amely két nyílással rendelkezik, amelyeken keresztül a RAMAN-spektrométer az átlátszó PMMA-őrlőedények aljára mutat. A malom akár 99 órás feldolgozási időt is kínál.

Inert atmoszférában történő munkavégzés

A légkörre érzékeny anyagok kezelésének szokásos folyamata a kesztyűtartóban lévő üvegek feltöltése és kinyitása. A zárt üvegben lévő légkör szabályozására vagy megváltoztatására levegőztető fedelek is használhatók. Lehetőség van arra is, hogy egy teljes bolygó golyósmalmot helyezzenek el egy kesztyűdobozban.

Látogasson el a mechanokémiai oldalunkra, és tudjon meg többet a RETSCH golyósmalmok mechanokémiai alkalmazásairól.

Az akkumulátorok mintaelőkészítése elemzésre

Az anyagok analitikai jellemzéséhez általában csak kis mennyiségre van szükség, néhány grammtól a milligrammig terjedő mennyiségre. Megfelelő mintaelőkészítés nélkül az analízis eredményei nem lesznek jelentősek. A megbízható eredmények biztosítása érdekében a mintának valóban reprezentatívnak kell lennie, vagyis összetételének tükröznie kell a teljes kiindulási anyagot. Ehhez alapos mechanikai homogenizálásra van szükség az inhomogenitások kiküszöbölése érdekében a mintavétel előtti őrlés és keverés révén. Emellett alapvető fontosságú, hogy a minta előkészítése során ne kerüljenek szennyező anyagok az anyagba, mivel ez meghamisíthatja az eredményeket.

A minta előkészítése röntgentechnikákhoz

Az XRF-spektroszkópiához a mintákat általában 100 µm-es szemcseméretűre kell őrölni. A kezdeti aprításhoz pofazúzó és mintaosztó gépeket használnak, majd golyós- vagy tárcsás malomban finomra őrlik a mintákat. Végül pelletet préselnek, hogy magas elemkoncentrációjú, sima felületű, tömörített mintát kapjanak, amely optimális röntgensugaras detektálhatóságot biztosít.

^{Mangán-oxid minta a PM 100-ban végzett őrlési folyamat előtt és után. Az XRF-elemzéshez a mintát pelletbe préselik.}

Az XRD-hez kíméletesebb őrlési módszerre és még finomabb szemcseméretre van szükség a minta kristályrácsszerkezetének megőrzéséhez. A XRD-McCrone malom ideálisan alkalmas erre a célra.

^{Rézércminta eredeti állapotában (balra), előzúzva korsós zúzóban (középen) és előkészítve XRD-Mill McCrone-mal a molekulaszerkezet röntgendiffrakciós elemzéséhez.}

Tekintse meg interaktív témaposzterünket rövid videókkal az XRF/XRD mintaelőkészítésről.

Fémkomponenseket tartalmazó akkumulátor-anyagok mintaelőkészítése

Az anódok és katódok anyagvizsgálata a minőségellenőrzés és a kutatás alapvető eleme.  E kulcsfontosságú összetevők összetételének, szerkezetének és tulajdonságainak megértése elengedhetetlen az akkumulátor teljesítményének, kapacitásának és élettartamának optimalizálásához.

A lítium-ion akkumulátorban az elektród aktív anyag (fém-oxid vagy szénalapú vegyület) bevonatából áll, amely egy áramgyűjtőn (alumínium vagy réz) helyezkedik el. A fémkomponens miatt az elektródák aprítása kihívást jelent. Hasonló, elektródaporból és fémkomponensekből álló anyagkeverékeket találunk az újrahasznosítási folyamatokban. A nagyméretű mintákat egy vágómalom segítségével lehet porlasztani. Finom őrléshez golyós őrlés jöhet szóba. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy a golyósmalmok nem zúzzák, hanem inkább ellapítják a fémrészecskéket. A fémrészecskéket tartalmazó porok azonban bizonyos mértékig porlaszthatók, különösen kriogén őrlés alkalmazása esetén.

Polimer anyagok mintaelőkészítése

Az akkumulátor-alkatrészekben használt polimereknek különleges követelményei vannak a mechanikai és hőállósággal szemben, ezért a kémiai összetételük elemzése elengedhetetlen a korlátaik megértéséhez és a megfelelő összetétel kialakításához. Vágómalmokat használnak a makroszkopikus méretű polimer alkatrészek kezdeti aprítására, amelyet jellemzően golyósmalomban történő porlasztás követ. Mindkét esetben szükség lehet a minta folyékony nitrogénben történő fagyasztására a hatékony porlasztás érdekében.

A CryoKit megkönnyíti a kézi fagyasztást a golyós őrlés előtt. Ezen kívül a RETSCH integrált hűtőrendszerrel felszerelt malmokat is kínál, mint például a CryoMill és a Mixer Mill MM500 control. Ezeket a laboratóriumi golyósmalmokat kifejezetten rugalmas anyagok kriogén körülmények közötti őrlésére tervezték. A folyamat során a mintát rendkívül alacsony hőmérsékletre hűtik, miközben a malom aktívan -196°C-os állandó hőmérsékleten tartja az őrlőedényt, így biztosítva a hatékony és eredményes őrlést.

^{Polimer minta, amelyet a CryoKit segítségével készítettek.}

^{Polimer minta, amelyet a CryoMill segítségével készítettek.}

^{Polimer minta, amelyet a MM 500 kontrollal készítettek segítségével.}

Laboratóriumi golyósmalmok aktív hőmérséklet-szabályozással

A golyósmalomban történő anyagfeldolgozás gyakran magas, 80°C-ot meghaladó hőmérsékletet generál, ami negatívan befolyásolhatja a folyamatot, ha hőmérséklet-érzékeny mintákkal dolgozunk. A mintaanyag hűtése vagy akár fagyasztása is szükséges lehet a méretcsökkentés megkönnyítése, az agglomeráció megakadályozása, a minta integritásának megőrzése a későbbi elemzéshez vagy a mechanokémiai reakciók ellenőrzése érdekében. A hőmérséklet-emelkedés elsősorban az edényen belüli ütő- és súrlódási hatásoknak köszönhető, és a malom kialakítása és hőelvezető képessége befolyásolja. A RETSCH figyelembe veszi ezeket a tényezőket azáltal, hogy aktív hőmérséklet-szabályozási lehetőséggel rendelkező golyósmalmokat kínál, amelyekkel az őrlés során alacsony edényhőmérsékletet lehet fenntartani, vagy a mintákat ridegre lehet fagyasztani a ridegség érdekében.

Emax

Az Emax integrált hűtőrendszerrel van felszerelve, és a maximális hőmérséklet beállításának funkcióját kínálja, ami automatikus hűtési szüneteket eredményez működés közben.

MM 500 control

Az MM 500 vezérlés működés közben folyamatosan hűti a befőttesüvegeket olyan termikus folyadékokkal, mint a víz, glikol vagy folyékony nitrogén. Így legalább -100 °C-os hőmérséklet érhető el, és lehetőség van az üvegek melegítésére is.

CryoMill

A CryoMill beépített hűtőrendszerrel rendelkezik, amely az őrlési folyamat előtt és közben folyamatosan folyékony nitrogénnel hűti az őrlőedényt, így a hűtés maximálisan -196°C-ra csökken. 

Akkumulátor technológia - Gyakori kérdések