高能球磨機由給料部、出料部、回轉部、傳動部（減速機、小傳動齒輪、電機、電控）等主要部分組成。

球磨機可以算作工業(yè)生產(chǎn)設備中粉碎設備的典型代表了。許多行業(yè)對粉體細度、粒徑有著一定要求時，選擇球磨法總會取得不錯的效果。

但你知道嗎，高能球磨機還能用于固態(tài)電池的電極和固態(tài)電解質的制備，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，技術路線也有著極大的差別。

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

什么是高能球磨法

傳統(tǒng)意義上來說，合成新物質都是通過化學反應來實現(xiàn)的，但基礎理論的研究結果表明，化學合成過程中其實也就是能量的轉變引起的，因此高能機械球磨法逐漸成為制備新物質的一種重要途徑。高能機械球磨法的基本原理與化學合成的方法相似，都是通過機械能轉換來促進化學反應的發(fā)生，從而誘導材料組織結構以及性能發(fā)生變化，一般又被稱為機械化學法。

高能球磨機

在各項指標及效率上能夠達到高能球磨法效果的球磨機就被稱為高能球磨機。常用的高能球磨機有攪拌式、行星式和振動式三種。

攪拌式高能球磨機通過攪拌器攪動研磨介質產(chǎn)生沖擊、摩擦和剪切作用，使物料粉碎。

行星式高能球磨機在旋轉盤的圓周上裝有幾個隨轉盤公轉又作高速自傳的球磨機罐，球磨罐內的磨球在慣性力的作用下，對物料形成很大的高頻沖擊和摩擦，進行快速細磨。

振動式高能球磨機利用研磨介質在做高頻振動的筒體內對物料進行沖擊、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極大地限制了離子在界面上的傳輸，導致極大的界面阻抗。因此，構建一個良好的界面接觸是提高全固態(tài)電池電化學性能有效的途徑和方法。

為了解決這一問題，眾多研究者對電極材料做了相應研究，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在制備方法中突出。

對于正極材料：

Nagao等人研究了降低Li₂S活性材料顆粒尺寸對電池電化學的影響，他們通過高能球磨法來降低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，他們對比了手磨和球磨正極對電化學性能的影響，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并促進鋰離子的傳輸。

對于負極材料：

目前，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池負極材料主要是碳負極，但隨著電動汽車業(yè)的飛速發(fā)展，碳負極材料已明顯滿足不了鋰離子動力電池的需求。

鋰鈦氧化物是電池負極材料研究的一個熱點。尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂的制備方法，主要有固相反應法、溶膠—凝膠法，從工業(yè)化實現(xiàn)角度考慮，固相反應法最有可能被采用。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

在全固態(tài)鋰離子電池中，固體電解質扮演了關鍵性的角色，不僅能傳導鋰離子，而且還可以當隔膜使用，簡化了工藝操作流程。另外固體電解質的鋰離子電導率決定了全固態(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率的固體電解質。

目前對于固態(tài)電池的電解質研究，主要有三大路線，分別為氧化物、硫化物及聚合物電解質。其中硫化物電解質發(fā)展相對迅速，比較有發(fā)展前景，很有可能實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

在硫化物固體電解質中，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70Li₂S-30P₂S₅，其采用了美國SPEX公司的型號為8000D的行星式球磨機，通過球磨Li₂S和P₂S₅粉體，整體氣氛在Ar氣中進行，在60h小時后，成功制備了70Li₂S-30P₂S₅。

球磨樣品

工業(yè)化可行性分析

通過之前的介紹，我們可以認識到一個事實，那就是高能球磨法在固態(tài)電池的電極、電解質制備中均能得到應用。為什么選用球磨機參與制備，可以得出三個原因：

1.高能球磨機本身足夠優(yōu)異。

高能球磨機的機械能也可以促進化學反應的發(fā)生，基礎理論的研究結果表明，化學合成過程中其實也就是能量的轉變引起的，因此高能機械球磨法逐漸成為制備新物質的一種重要途徑；

2.其他方法相對復雜且存在問題。

可以發(fā)現(xiàn)，無論是電極制備或者是電解質的制備，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、碳熱還原法和化學沉淀法等多種方法。但是碳熱還原法的反應時間較長，反應溫度難控制，產(chǎn)物一致性要求較高；化學沉淀法步驟繁瑣，生產(chǎn)過程不易控制，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.新領域的工業(yè)化要求。

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

那么，固態(tài)電池量產(chǎn)在即，高能球磨機能否像實驗階段一樣“高能”，率先搶占市場，成為固態(tài)電池工業(yè)化生產(chǎn)線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)領域，與其他方法相比，高能球磨法是最有可能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)落地的技術，在固態(tài)電池工業(yè)化這條道路上，將其他方法遠遠的甩在身后。

也許，阻礙高能球磨機在固態(tài)電池領域大放異彩的，可能就是其本身！是的，高能球磨機普遍使用于實驗室，固然是因為其在制備固態(tài)電池方面存在優(yōu)勢，也因為其設備體積小，適合放于實驗室�？蛇@一問題，卻是工業(yè)化道路上無法避免的致命問題。工業(yè)化必定是連續(xù)且大規(guī)模的作業(yè)，現(xiàn)在的高能球磨機在這兩方面都存在問題。

小結

高能球磨機能打敗其他方法，獨自占據(jù)固態(tài)電池快車道，卻可能輸給自己。如果高能球磨機解決了連續(xù)化、體積這兩大問題，高能球磨機的前景將一片光明。

這也給了球磨機生產(chǎn)廠商帶來新的發(fā)展思路，如果解決了高能球磨機大型工業(yè)化的問題，勢必迎來一波長足的發(fā)展。固態(tài)電池量產(chǎn)在即，抓住機遇能有效擴展球磨機市場，給高能球磨機生產(chǎn)行業(yè)注入強心針。發(fā)展在未來，誰能提前布局，搶占先機，誰就能收獲固態(tài)電池帶來的全新廣大市場。

參考來源

劉盛林.高能球磨法合成 Li₄Ti₅O₁₂ 電池負極材料的研究

莫珊珊.全固態(tài)鋰離子電池硫化物電解質的制備和性能研究

徐若晨.硫化物電解質制備及其全固態(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