高能球磨機(jī)由給料部、出料部,、回轉(zhuǎn)部、傳動(dòng)部（減速機(jī),、小傳動(dòng)齒輪,、電機(jī)、電控）等主要部分組成,。

球磨機(jī)可以算作工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中粉碎設(shè)備的典型代表了,。許多行業(yè)對(duì)粉體細(xì)度、粒徑有著一定要求時(shí),，選擇球磨法總會(huì)取得不錯(cuò)的效果,。

但你知道嗎，高能球磨機(jī)還能用于固態(tài)電池的電極和固態(tài)電解質(zhì)的制備,，而且是最有望成為固態(tài)電池工業(yè)化生產(chǎn)的必備流程,！固態(tài)電池可是新生事物，和傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池大不相同,，技術(shù)路線(xiàn)也有著極大的差別,。

與固態(tài)電池有關(guān)聯(lián)的行業(yè)其市場(chǎng)極大，例如新能源,、手機(jī),、電動(dòng)車(chē)。高能球磨機(jī)要搭上固態(tài)電池這列快車(chē),，從而迅猛發(fā)展嗎,？高能球磨機(jī)又是怎樣用于制備固態(tài)電池的電極和固態(tài)電解質(zhì)，其技術(shù)路線(xiàn)又是怎樣的呢,？接下來(lái),，就全面的了解下高能球磨機(jī)與固態(tài)電池之間的種種聯(lián)系。

什么是高能球磨法

傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)，合成新物質(zhì)都是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)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(guò)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(guò)機(jī)械能轉(zhuǎn)換來(lái)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(chēng)為機(jī)械化學(xué)法,。

高能球磨機(jī)

在各項(xiàng)指標(biāo)及效率上能夠達(dá)到高能球磨法效果的球磨機(jī)就被稱(chēng)為高能球磨機(jī)。常用的高能球磨機(jī)有攪拌式,、行星式和振動(dòng)式三種,。

攪拌式高能球磨機(jī)通過(guò)攪拌器攪動(dòng)研磨介質(zhì)產(chǎn)生沖擊、摩擦和剪切作用,，使物料粉碎,。

行星式高能球磨機(jī)在旋轉(zhuǎn)盤(pán)的圓周上裝有幾個(gè)隨轉(zhuǎn)盤(pán)公轉(zhuǎn)又作高速自傳的球磨機(jī)罐，球磨罐內(nèi)的磨球在慣性力的作用下,，對(duì)物料形成很大的高頻沖擊和摩擦,，進(jìn)行快速細(xì)磨。

振動(dòng)式高能球磨機(jī)利用研磨介質(zhì)在做高頻振動(dòng)的筒體內(nèi)對(duì)物料進(jìn)行沖擊,、摩擦,、剪切等作用而使物料粉碎。

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－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(wèn)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：

Nagao等人研究了降低Li₂S活性材料顆粒尺寸對(duì)電池電化學(xué)的影響，他們通過(guò)高能球磨法來(lái)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(chē)業(yè)的飛速發(fā)展,，碳負(fù)極材料已明顯滿(mǎn)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,，具體流程如下：

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(xiàn),，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。莫珊珊就采用了高能球磨法制備固態(tài)電解質(zhì)70Li₂S-30P₂S₅,，其采用了美國(guó)SPEX公司的型號(hào)為8000D的行星式球磨機(jī),，通過(guò)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。

球磨樣品

工業(yè)化可行性分析

通過(guò)之前的介紹，我們可以認(rèn)識(shí)到一個(gè)事實(shí),，那就是高能球磨法在固態(tài)電池的電極,、電解質(zhì)制備中均能得到應(yīng)用。為什么選用球磨機(jī)參與制備,，可以得出三個(gè)原因：

1.高能球磨機(jī)本身足夠優(yōu)異,。

高能球磨機(jī)的機(jī)械能也可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，基礎(chǔ)理論的研究結(jié)果表明,，化學(xué)合成過(guò)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；

2.其他方法相對(duì)復(fù)雜且存在問(wèn)題,。

可以發(fā)現(xiàn),，無(wú)論是電極制備或者是電解質(zhì)的制備，不單單只存在高能球磨法一種方法,，例如傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰（LiFePo₄）材料,，其制備方法就有高溫固相法、碳熱還原法和化學(xué)沉淀法等多種方法,。但是碳熱還原法的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),，反應(yīng)溫度難控制，產(chǎn)物一致性要求較高,；化學(xué)沉淀法步驟繁瑣,，生產(chǎn)過(guò)程不易控制，不適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),，因此工業(yè)上大部分還是采用高溫固相法,；

3.新領(lǐng)域的工業(yè)化要求。

固態(tài)電池要想實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),，如何工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)是必須考慮的問(wèn)題,。從上文我們也可以看出，在眾多方法中,，使用高能球磨機(jī)的高能球磨法在固態(tài)電池材料的實(shí)驗(yàn)室近階段大放異彩,，可以說(shuō)非常受研究人員的鐘愛(ài)，可以說(shuō)在研究階段已經(jīng)成為了必不可少的設(shè)備,；

那么,，固態(tài)電池量產(chǎn)在即，高能球磨機(jī)能否像實(shí)驗(yàn)階段一樣“高能”,，率先搶占市場(chǎng),，成為固態(tài)電池工業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)中比必不可少的一員呢？

答案是非常有可能,，在固態(tài)電池生產(chǎn)領(lǐng)域,，與其他方法相比,，高能球磨法是最有可能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)落地的技術(shù)，在固態(tài)電池工業(yè)化這條道路上,，將其他方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)的甩在身后,。

也許，阻礙高能球磨機(jī)在固態(tài)電池領(lǐng)域大放異彩的,，可能就是其本身,！是的，高能球磨機(jī)普遍使用于實(shí)驗(yàn)室,，固然是因?yàn)槠湓谥苽涔虘B(tài)電池方面存在優(yōu)勢(shì),，也因?yàn)槠湓O(shè)備體積小，適合放于實(shí)驗(yàn)室,�,？蛇@一問(wèn)題，卻是工業(yè)化道路上無(wú)法避免的致命問(wèn)題,。工業(yè)化必定是連續(xù)且大規(guī)模的作業(yè),，現(xiàn)在的高能球磨機(jī)在這兩方面都存在問(wèn)題。

小結(jié)

高能球磨機(jī)能打敗其他方法,，獨(dú)自占據(jù)固態(tài)電池快車(chē)道,，卻可能輸給自己。如果高能球磨機(jī)解決了連續(xù)化,、體積這兩大問(wèn)題,，高能球磨機(jī)的前景將一片光明。

這也給了球磨機(jī)生產(chǎn)廠商帶來(lái)新的發(fā)展思路,，如果解決了高能球磨機(jī)大型工業(yè)化的問(wèn)題,，勢(shì)必迎來(lái)一波長(zhǎng)足的發(fā)展。固態(tài)電池量產(chǎn)在即,，抓住機(jī)遇能有效擴(kuò)展球磨機(jī)市場(chǎng),，給高能球磨機(jī)生產(chǎn)行業(yè)注入強(qiáng)心針,。發(fā)展在未來(lái),，誰(shuí)能提前布局，搶占先機(jī),，誰(shuí)就能收獲固態(tài)電池帶來(lái)的全新廣大市場(chǎng),。

參考來(lái)源

劉盛林.高能球磨法合成 Li₄Ti₅O₁₂ 電池負(fù)極材料的研究

莫珊珊.全固態(tài)鋰離子電池硫化物電解質(zhì)的制備和性能研究

徐若晨.硫化物電解質(zhì)制備及其全固態(tài)鋰離子電池的性能研究

王娟.高溫高能球磨法制備LiFePo₄正極材料