Шаровые мельницы для новых материалов: литиевые батареи, редкоземельные элементы, катализ, фотоэлектричество и защита окружающей среды

С момента своего изобретения более века назад, шаровая мельница широко используется в различных отраслях промышленности. К ним относятся химическая, горнодобывающая, производство строительных материалов, энергетика, фармацевтика и оборона. Шаровая мельница особенно ценна при обработке сложных минералов. Исследователи также используют ее для модификации и активации поверхности порошка. Метод поддерживает синтез функционального порошка и механическое легирование. Он играет ключевую роль в получении сверхтонких порошков. Механическая шаровая мельница имеет широкий исследовательский и прикладной потенциал в этих областях. Теперь шаровые мельницы вышли на рынок новых материалов для литиевых батарей, редкоземельных элементов, катализа, фотоэлектрических установок и защиты окружающей среды благодаря своей простой структуре, непрерывной работе и высокой адаптивности.

Преимущества и недостатки шаровой мельницы

Шаровая мельница имеет простую конструкцию и работает непрерывно. Она легко адаптируется и работает стабильно, что подходит для крупномасштабного использования и легко автоматизируется. Диапазон коэффициента дробления составляет от 3 до 100 мкм. Она может перерабатывать различное минеральное сырье. Пользователи могут применять как мокрые, так и сухие методы измельчения.

Известно, что шаровые мельницы имеют высокое энергопотребление. Эффективность преобразования энергии в площадь поверхности порошка низкая. Система тратит большую часть энергии вместо того, чтобы использовать ее для уменьшения размера частиц. Более того, производительность шаровых мельниц влияет на общую эффективность процесса. Поэтому оптимизация процесса измельчения имеет важное значение. Необходимо снижение энергопотребления и повышение эффективности. Это улучшит измельчение сырья и увеличит выход конечного продукта.

Прогресс исследований механического шарового измельчения в области новых материалов

Материалы литиевых аккумуляторов

С использованием шаровые мельницы для новых материалов - литиевых батарей, прекурсор никель-кобальт-марганцевый композитный гидроксид Ni0.5Co0.2Mn0.39(OH)2 был равномерно смешан с карбонатом лития. Затем смесь была подвергнута высокотемпературному прокаливанию для синтеза LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 неправильной формы. Характеризация показала, что материал имеет структуру NaFeO2 и значение pH 11.18. Емкость разряда первого цикла составила 167.5 мАч/г (при плотности тока 30 мА/г, 2.5-4.3 В). Кулоновская эффективность составила 88.9%. Эти результаты показывают, что LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2, синтезированный шаровой мельницей, имеет низкий pH и высокую разрядную емкость.

Материал SiOx был синтезирован методом механического шарового измельчения в воздушной атмосфере. Исследователи использовали его в качестве анодного материала для литий-ионных аккумуляторов. Объемная емкость SiOx достигает 1487 мАч/см3, что более чем в два раза больше, чем у графита. Его первая кулоновская эффективность выше, чем у необработанного SiO, достигая 66,8%. Более того, SiOx демонстрирует превосходную стабильность при циклировании. При плотности тока 200 мА/г емкость остается стабильной на уровне около 1300 мАч/г после 50 циклов. Поэтому эти результаты свидетельствуют о практическом потенциале SiOx, полученного этим методом.

Высокоэнергетический механический шаровой помол композита из биомассы искусственного графита и кремния может эффективно улучшить микроструктуру и электрохимические характеристики кремниевых анодных материалов. Композитный электрод сохраняет разрядную емкость 995 мАч/г после 100 циклов при разрядном токе 1 А/г, демонстрируя хорошие скоростные характеристики.

Редкоземельные материалы

В полировальном порошке редкоземельных металлов механическая шаровая мельница увеличивает усилие сдвига во время химических реакций. Это ускоряет диффузию частиц, очищая реагенты и продукты. Это позволяет избежать введения растворителя, уменьшая процесс осаждения. Это снижает влияние условий подготовки, значительно расширяя область исследований полирующих материалов. Для каталитических материалов редкоземельных металлов механические шаровые мельницы имеют простой процесс и мягкие условия.
Это позволяет производить крупномасштабную обработку материалов и в то же время избегать использования большого количества растворителя, тем самым предотвращая токсичные загрязняющие вещества. Кроме того, в высокопроизводительных редкоземельных постоянных магнитах механическое шаровое измельчение снижает температуру синтеза и улучшает теоретическую плотность. В результате это показывает большой потенциал для применения и прорывов в областях высоких технологий.

Кроме того, шаровые мельницы применяется при изготовлении редкоземельных материалов для хранения водорода и редкоземельных люминесцентных материалов.
В заключение, механическое шаровое измельчение широко используется при подготовке редкоземельных материалов. Оно обеспечивает высокую эффективность, простые процессы, короткие производственные циклы и легкую индустриализацию.

Каталитические материалы

Чтобы изменить размер частиц TiO2 и улучшить его фотокаталитические свойства, исследователи использовали высокоэнергетические шаровые мельницы для измельчения порошка TiO2.
Они изучили влияние времени измельчения на морфологию образцов, кристаллическую структуру, спектры Рамана, спектры флуоресценции и фотокаталитическую эффективность. В результате скорость деградации образцов TiO2, измельченных в шаровой мельнице, была выше, чем у неизмельченных образцов. Примечательно, что образец, измельченный в течение 4 часов, показал самую высокую скорость деградации, что указывает на наилучшую фотокаталитическую эффективность.

Фотоэлектрические материалы

Для приготовления яркого серебряного чешуйчатого порошка использовался метод химического восстановления-механического шарового измельчения. В исследовании изучалось влияние метода измельчения, времени измельчения и скорости измельчения на свойства порошка. Результаты показывают, что мокрое шаровое измельчение имеет более высокую эффективность образования чешуек.
Однако чешуйчатый порошок серебра, полученный методом сухого шарового измельчения, имеет более крупный размер чешуек и более яркий серебристый вид.

Перовскитные материалы

Нанопорошки Cs2AgBiBr6 двойного перовскита без свинца были приготовлены путем механического измельчения в шаровой мельнице. По мере увеличения времени измельчения в шаровой мельнице нанопорошки Cs2AgBiBr6 в конечном итоге достигли чистой фазы, размер частиц постепенно уменьшился примерно до 100 нм, а форма частиц изменилась со стержневидной на круглую.

Адсорбционный материал

Шаровые мельницы активировали неметаллические минералы, такие как известняк, каолин и серпентин, повышая их реакционную способность с вредными компонентами, такими как медь, свинец и мышьяк в воде. Это позволило достичь нового, эффективного, простого и недорогого процесса очистки воды, обеспечивающего селективное осаждение и извлечение целевых металлических компонентов. Мы подготовили модифицированный монтмориллонитом материал (BHTMt) с превосходной структурой пор и богатыми функциональными группами путем сухого шарового измельчения, тем самым улучшив ограничения его применения в адсорбции газа. После шарового измельчения удельная площадь поверхности BTMt увеличилась с 20,6 м2/г до 186,4 м2/г, а микропористость достигла 47%. BTMt имеет наилучшие показатели адсорбции для толуола (55,9 мг/г), что в 6 раз выше, чем у исходного Mt.

Заключение

По сравнению с другими методами шаровая мельница значительно снижает энергию активации в ходе химических реакций. Она уменьшает размер частиц порошка и увеличивает его активность. Кроме того, она улучшает распределение размеров частиц и усиливает межфазные связи. Она также способствует твердофазной диффузии ионов и вызывает низкотемпературные химические реакции.
Он улучшает плотность материала, а также оптические, электрические и тепловые свойства. Кроме того, шаровая мельница использует простое оборудование и обеспечивает легкое управление процессом. Она отличается низкой стоимостью, минимальным загрязнением и высокой энергоэффективностью. Таким образом, это перспективная технология для масштабируемого производства материалов.

Эпический порошок

Эпический порошок, более 20 лет опыта работы в отрасли сверхтонких порошков. Активно продвигаем будущее развитие сверхтонких порошков, уделяя особое внимание процессам дробления, измельчения, классификации и модификации сверхтонких порошков. Свяжитесь с нами для бесплатной консультации и индивидуальных решений! Наша команда экспертов стремится предоставлять высококачественные продукты и услуги для максимизации ценности вашей обработки порошков. Epic Powder — ваш надежный эксперт по обработке порошков!