在各類3C消費電池產(chǎn)品、日常工具、新能源汽車和儲能設(shè)備等都可以看到鋰電池的身影，在人們的日常娛樂、交通出行等活動中充當(dāng)著重要的角色。目前鋰電池已發(fā)展成一個成熟的、規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)，但對其的研究仍在不斷增加投入。

圖1 各種類型的電池產(chǎn)品

從研究制造到質(zhì)量控制，實驗室球磨儀在電池生產(chǎn)的價值鏈中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。首先，各式各樣的球磨儀被用于鋰電池材料的研究和開發(fā)，實驗室球磨儀還可用于工廠的小規(guī)模實驗生產(chǎn)。在大規(guī)模生產(chǎn)過程中，攪拌球磨儀，振動球磨儀或連續(xù)水平球磨儀是更常見的設(shè)備，但實驗室球磨儀也是生產(chǎn)或廢舊鋰電池循環(huán)回收利用環(huán)節(jié)中不可或缺的設(shè)備，被用于質(zhì)量控制的制備分析用樣品。

圖2 萊馳產(chǎn)品家族鋰電池

電極材料使用鎳、鈷、錳等原材料制備。這些材料需要經(jīng)過粉碎才能進一步加工成活性材料，即使是生產(chǎn)出來的活性電極材料，有時也需要進行粉碎和均質(zhì)化，例如燒結(jié)后用作電極的NMC粉末。活性材料的顆粒尺寸和分布極大地決定電池的整體性能，如容量、功率密度、充放電能力、能量密度、壽命和安全性等。

應(yīng)用實例 01硅粉末顆粒細化

硅容納鋰離子的能力是石墨的10倍，因此被用作鋰電池負極的基本材料，或以碳硅符合材料的形式添加到石墨負極中。使用萊馳高能球磨儀Emax和萊馳混合球磨儀MM 500 Nano，硅的顆粒度均可減小至0.5 μm，如下圖所示。最終的粒度和粒度分布取決于球磨儀研磨參數(shù)的設(shè)置。

圖4 萊馳混合球磨儀MM 500 Nano及研磨參數(shù)

圖6 研磨后獲得的硅粉

應(yīng)用實例 02研磨石墨的不同方法

石墨是常見的鋰電池負極材料，但也用于其他類型的電池，如堿性電池和鋅碳電池，以及燃料電池和電容器。石墨粉的粒度和粒度分布式電極設(shè)計中的一個重要指標(biāo)，因為它會影響電池的整體性能。
由于石墨是一種固體潤滑劑，具有低摩擦特性，因而研磨石墨具有很大的挑戰(zhàn)性。下面介紹使用萊馳球磨儀研磨石墨材料的三種方法。方法一干法研磨

石墨樣品材料的初始粒度為50 μm。如果石墨以粗粒形式存在，則必須在實驗室球磨機中進行處理之前對材料進行預(yù)粉碎，例如在轉(zhuǎn)子研機或顎式破碎機中進行預(yù)粉碎。在干法研磨過程中，30 g的樣品材料在行星式球磨機 PM 400 中進行處理，球機裝在一個 250 ml的碳化鎢研磨罐中，并配有 600 g直徑為3 mm的研磨球。每 15 分鐘停止研磨 15 分鐘，讓樣品冷卻。經(jīng)過10 個小時的研磨，顆粒尺寸減小到d90= 20 μm。方法二濕法研磨

在濕法研磨過程中，將50 g石墨粉與 300 ml直徑為1 mm的研磨球一起放入 500 ml氧化鋯罐中的PM 100 行星球中進行研磨。大約 130 ml異丙醇用于溶解。在 450 轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下研磨8小時后，粒徑減小到d90=13 μm。在此過程中，行星式球磨儀也會停止運轉(zhuǎn)，讓樣品冷卻下來。方法三使用高能球磨儀濕法研磨
圖9 使用萊馳高能球磨儀Emax濕法研磨石墨工藝

用 Emax 研磨5 g初始粒度為50 μm的石墨粉。在該裝置中，一個50  ml的氧化鋯罐中裝有樣品材料、110 g直徑為1 mm 的球和大約 13  ml的異丙醇。研磨速度為2,000  rpm，粒度減小到d90=1.7 μm。

萊馳的多款球磨儀均可能勝任石墨材料的精細研磨任務(wù)，無法采用濕法還是干法研磨制樣效果均可達到微米級。使用高能球磨儀Emax效果和效率俱佳，濕法研磨的情況下最終出樣尺寸可達到1.7 μm；1 h的制樣效果就能達到行星式球磨儀8 h的效果。

標(biāo)簽：鋰電池球磨儀行星式球磨機