更便宜、更高效的锂离子电池可以通过利用以前被忽视的制造过程中产生的高压来生产。
伯明翰大学的科学家们发现，常规的球磨可以在几分钟内对电池材料产生高压效应，这在合成电池材料的过程中提供了一个重要的额外变量。
这项研究由伯明翰大学的Laura Driscoll博士、Elizabeth Driscoll博士和Peter Slater教授领导，发表在《RSC能源环境科学》杂志上。
利用球磨技术制造下一代锂离子电池材料是锂离子电池领域的一个巨大增长点。这个过程很简单，包括研磨粉末化合物和小球，混合并使颗粒变小，创造高容量电极材料，并导致性能更好的电池。
以前的研究使专家们相信，这些材料的合成是由铣削过程中产生的局部加热引起的。但现在研究人员发现，磨球与电池材料碰撞产生的动态冲击会产生压力效应，这在导致这种变化中起着重要作用。
伯明翰大学材料化学教授兼伯明翰能源存储中心联合主任彼得·斯莱特说:“这一发现几乎是一个意外。我们将钼酸锂球磨作为模型系统来探索电池中的氧氧化还原，并注意到高压尖晶石多晶的相变，这是一种特定的晶体结构，以前只在高压条件下制造。
“仅靠局部供暖并不能解释这种转变。为了验证这一理论，我们对另外三种电池材料进行了球磨，我们从这些球磨实验中得到的发现强化了我们的结论，即局部加热不可能是这些变化的唯一原因。”
研究人员还发现，加热会使一些化合物恢复到研磨前的状态，这表明在最初的合成过程中还有一个额外的变量在起作用:压力是关键。
例如，Li2MoO4的高压尖晶石多晶体的生产以前只能在高温高压室中实现，压力超过地球大气压力的10,000倍。然而，新的研究表明，只需几分钟的球磨就可以达到同样的效果。
合著者Elizabeth Driscoll博士说:“这一发现为电池制造商开发更便宜、更节能的工艺提供了机会，也为新材料的开发开辟了道路。例如，当我们对无序岩盐相进行球磨时，我们发现了类似的结果，这可能是生产性能更好的电池的关键。
“这提高了对球磨对电池材料影响的理解，这对这个领域的研究人员来说是非常令人兴奋的，而且对于电池发展的未来也是如此，因为我们能够证明，从五分钟的球磨中，我们可以实现通常需要能源密集型和专业设备的转变。
“为了限制污染并达到净零排放，我们正朝着越来越电动化的未来迈进，至关重要的是，我们要继续扩大对电池技术的知识和理解，这样我们才能创造出最高效的电池。”我们的发现为一个充满新可能性和新发现的世界打开了大门，并有望为我们所有人的绿色未来发挥作用。”
更多信息请参见:王晓东，《压力下球磨电池材料结构变化的研究》，能源与环境科学(2023)。引用本文:球磨为电池材料提供高压优势(2023,9月29日)检索自https://techxplore.com/news/2023-09-ball-milling-high-pressure-benefits.html。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
