机械合金法在电池制备上的应用

——以高能球磨仪为例

1机械合金法简介

上世纪60年代末，美国国际镍公司用机械合金法第一次制备成功耐高温镍铁合金并以此申请专利。机械合金研磨需要有强劲的动能把固体粉末结合在一起，行星式球磨仪产生的高能撞击可以提供所需能量。在研磨球的撞击和挤压下，细粉颗粒会发生塑性形变并且焊合在一起。所以机械合金法可以弥补传统高温熔融无法制备的样品的不足，并且可以制备更大自由度混合比的样品。

2高能球磨仪 — 更适合用机械合金法进行电池材料的实验室制备

转化率更高、更省时

对于难融合的样品，球磨机械合金法可以提供高能量输出的撞击和摩擦。实验显示Emax的时间明显少于行星式球磨仪，不仅如此，最后的结果也显示转化率 更高，无定形态更少、发热结块现象也更少。

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案例一：用高能球磨仪制备硅锗合金

硅（Si）和锗（Ge）都是最通用常见半导体材料—是光电电池和晶体管产业的基石。硅锗合金材料性质如带隙可以由改变硅和锗混合比例来调整。热电合金材料用于制造航天热偶发电机，保证了空间探索和试验设备的动力供应。

相较于常规球磨仪，Emax机械合金实验的时间大大缩短，可节省大致50% 的时间。

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案例二：用高能球磨仪制备镍锰酸锂电池材料

镍锰酸锂材料具有尖晶石结构，相比于钴酸锂材料的层状结构，尖晶石结构更加稳定，具有三维锂离子扩散通道，更加有利于锂离子的扩散。镍锰酸锂材料的工作电压平台高达4.7V，可逆容量达到146mAh/g，相比于钴酸锂材料的3.7V工作电压平台，具有非常大的优势。反应在电池包上面，镍锰酸锂与钴酸锂正极材料相比，其输出电压高、成本低、环境友好。

与普通行星式球磨仪相比，高能球磨仪Emax效率更高更省时。