氧化锆研磨珠 | 锂电池负极材料高纯度高均一的纳米级磨介,助力相关工艺及产品技术升级

发布时间: 06月30日 浏览次数:384

▲ 锂电池  图源:蔚蓝锂芯

 

面对日益严峻的环境问题,新能源汽车加速普及。目前新能源汽车已成为推动世界经济增长的核心产业之一。中国已经连续六年成为全球最大的新能源汽车和动力电池市场,占全球份额的50%以上。

 

动力电池是新能源汽车的“心脏”,在一定程度上掌握着新能源汽车发展的命脉。不断提升电池的续航能力和安全性能,成为新能源产业链上企业所共同追求的目标。这就要求电池的制造工艺从源头材料开始,就要对关键物料的研磨工艺进行更加严格的把控。

 

高性能的磨介

 

▲  新能源电池 图源:亿纬锂能

 

市场对电池的高安全性、高一致性、高合格率和低制造成本提出了更高的要求。开发功能更强、容量更大、寿命更长、充电时间更短、重量更轻的电池,成为锂电行业的共同目标。

 

▲  锂粒 图源:宏伟锂业

 

锂电池中使用的锂化合物具有特定的粒度分布要求,因此需要使用超细锂粉来改善电池性能:包括更高的可用容量、更长的使用寿命、更快的充电速率、更高的效率、一致的放电速率以及减少尺寸和重量。

 

▲ 赛诺氧化锆珠 图源:上海矽诺国际贸易有限公司

 

为了更好的达到这一目标,作为最新一代超细超纯磨介的代表,氧化锆珠球凭借其卓越的研磨性能,近几年来开始被用在磷酸铁锂、碳复合材料、锂电池负极材料的粉碎工程中。高性能的氧化锆研磨珠解决方案可以有效促进锂电池相关工艺及产品的技术升级,提高电池的储能量并降低运营成本,助力行业内技术的创新和产业的可持续发展。

 


▲ 负极材料分类

无论是石墨、石墨烯、磷酸铁锂还是三元材料,应用于新能源电池行业都以颗粒状的形式存在,电池的能量密度也与这些原材料的颗粒制备有着密切的关系。粒度分布决定了电池材料的加工性能,因此,电池材料对粒度有极大的要求。氧化锆陶瓷微珠因为其优异的性能,广泛应用于电池材料的研磨。

 

解决锂电池材料核心研磨问题

 

▲ 氧化锆研磨珠 图源:致磨新材料

 

氧化锆研磨珠,由微纤维组织构成,具备高密度、高强度、高韧性,耐磨性能良好、使用寿命长,能帮助实现新能源电池材料纳米级别的研磨、破碎和分散。与传统的研磨介质如氧化铝球、硅酸锆球、钢球、玛瑙球、玻璃珠相比,氧化锆研磨珠具有无法比拟的研磨效率。氧化锆研磨珠特点:

 

  • 耐酸碱盐腐蚀、耐高温、不导电、不导磁、不污染物料;
  • 球体圆整度好,表面光滑,有珍珠般光泽,易清洗;
  • 比其它陶瓷磨介更高的密度、机械强度高,耐冲击,高速运转不碎裂;
  • 超高的耐磨性,是玻璃珠30-50倍,硅酸锆珠的8倍左右;
  • 超高的研磨效率,是玻璃珠10-12倍,硅酸锆珠的4-6倍,可以提高物料固含量或加大物料流量;
  • 比钢球轻23%,减少了轴承高速和加速运转时对沟道的离心力、碾压以及磨损;
  • 比重大(比重6.05),研磨珠质量越大,提供的研磨剪切力越大,提高研磨效率。

 

▲ 研磨机与磨介  图源:金琨锆业

砂磨机通过研磨介质将机械能转化为对物料的破碎能,其原理是借助研磨介质之间的摩擦、剪切和碰撞将物料颗粒分散及破碎。研磨介质的密度、硬度、粒径、填充率等直接影响砂磨机研磨效率。随着物料的细度要求越来越高,砂磨机不断发展,从全球第一台使用粒径较大研磨球的搅拌式球磨机(Attritor)诞生,发展到使用粒径较小的研磨珠的立式砂磨机、卧式砂磨机以及各种带改良功能的超细研磨新一代砂磨机,其使用的研磨介质也不断发展,从开始的天然砂发展到后来玻璃珠,再到高致密度、超耐磨的氧化锆珠。

 

鉴于电池行业对电池材料细度和纯度的高要求、实现优良锂电池的电池浆料的均匀分散性生产关键指标,以及企业提效降本的刚需,氧化锆研磨珠在解决锂电池关键材料的研磨问题上有卓越的表现:

 

①适用材料广

 

氧化锆研磨珠适用于磷酸铁锂及前驱体、钛酸锂、硅碳负极、碳纳米管、石墨、石墨烯和锂电陶瓷隔膜、氧化铝隔膜等锂电行业关键原料的超细超低磨耗研磨。

 

②高纯度、高均一的纳米级研磨

 

氧化锆研磨珠不但可以使物料分散得更为均一、一致,还可以将物料研磨至超细的纳米级水平,可以解决超硬材料的纯净研磨,显著提升动力电池关键原料的性能。

 

图源:耐诺锆珠

 

③尺寸选择多样性

 

除了有优异的硬度、密度之外,氧化锆研磨珠还有传统磨料没能做到的耐磨性和尺寸的多样性。PPM级的磨耗解决了电池材料在研磨当中的交叉污染问题,直径宽广的选择性很好实现了电池材料从粗磨到精磨的过程。

 

④大大降本提效

 

极高的密度能有效提高研磨效率,保证了综合成本低,减少物料研磨时间和循环次数,提高了生产效率,极大降低诸如质损耗、电耗、人工、设备等所带来的综合成本。

 

▲ 精密氧化锆陶瓷球 图源:上海泛联科技股份有限公司

 

▲  氧化锆粉体 图源:圣戈班

 

应用拓展

 

除了电池原料精细研磨,还应用于要求“零污染”及高粘度、高硬度物料的超细研磨及分散场景,如:砂磨机、磨剥机、搅拌球磨机、滚筒球磨机等对电子浆料、电子陶瓷粉末、磁性材料、氧化锆、氧化硅、硅酸锆、钛白粉、非金属矿、油漆、颜料染料、油墨、水墨、重钙、钛白粉、农药、食品医药原料、特种化工行业等作高效、洁净和经济的分散和研磨。

 

▲ 图源:圣戈班

 

行业相关

 

 

近期新能源汽车行业问题层次不穷,除芯片问题外,动力电池短缺、电池原材料涨价也颇受人关注。

 

有业内人士坦言,比起芯片短缺,更担心的是动力电池产能问题。目前,特斯拉、宁德时代和电芯制造商蔚蓝锂芯先后在公告中提到产品供应不足和产能瓶颈等问题,一场电池供应不足的危机似乎正在新能源汽车行业悄悄蔓延。

 

动力电池企业如何应对电池原材料涨价潮?DeburringTec去毛刺展建议:

 

  • 与主要材料供应商达成战略合作,稳定供应价格;
  • 从设计端寻求新技术新方案,进一步控制成本;
  • 通过认购或参股形式,向材料端延伸产业链。

 

对车企来说,动力电池就像悬在头上的“达摩克里斯之剑”,面对电池短缺和电池原材料涨价,要积极应对,减少影响。国内电池材料产商正在积极寻求在正极、负极、铜箔、隔膜、电解液等上游原材料的布局,并控制成本。

 

当然,对动力电池企业来说,电池短缺和电池原材料涨价是挑战同时也蕴藏机遇——从技术层面突破仍是最根本的途径!

 

上海国际去毛刺&表面精加工技术展览会

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