三元材料机械融合技术

  【锂电世界】 机械融合技术是一种新复合材料的加工工艺，它的基本原理是颗粒表面机械力作用产生的机械化学效应，将不同材料制备为复合材料。日本细川密克朗公司的融合机的原理物料在离心力的作用下向圆筒内壁运动，被迫通过圆筒内壁和冲头之间的间隙，在这里物料受到挤压、摩擦、剪切等应力作用，表面改性剂或添加剂便包覆在待改性颗粒表面。

    机械融合机可以将两种或多种粉体材料构成一种复合粉体材料，包括固定化处理、成膜化处理、球形化处理等。三元材料改性中，多用到融合设备的固定化处理和成膜化处理两种功能。

    固定化处理主要是指，以三元材料为母粒子，用融合机将改性添加剂如纳米三氧化二铝、纳米导电剂等均匀分散并固定在三元材料表面。成膜化处理是指，以三元材料为母粒子，用融合机将改性添加剂均匀包覆在三元材料表面，使添加剂成为一层膜物质，多用于改善三元材料安全性能。

    采用不同的融合时间或融合添加剂，可以达到不同的融合效果，为不同融合时间对应的三元材料SEM图。添力口剂纳米三氧化二铝的加入量为0.5%（质量分数）。从中可以看出，当融合时间为Smin时，纳米三氧化二铝均匀地分布在NCMIII表面，还能清楚地看到三元材料的单晶颗粒。当融合时间延长到15min时，已经看不到明显的纳米三氧化二铝颗粒，且三元材料表面的一部分单晶已经被磨平。兰§融合时间继续加长到30min时，我们已经完全看不到三元材料表面的单晶。当融合时间为60min时，三元材料形貌和30min时无太大差异，表面看起来像是被包覆了一层膜物质。，电性能测试为纽扣半电池，负极为锂片，测试条件为4.2～2.7V、0.2C、25℃。从中可以看出，材料的容量随着融合时间的加长而降低，但循环效率随着融合时间的加长而提升。考虑到融合机的能耗较高，且各个电池厂家对材料的循环性能和容量指标要求不同，所以应根据具体情况选择适当的融合时间。另外，融合处理后的材科安全性能也显著提升，经融合包覆三氧化二铝处理后的NCM111做成1.5A．h的18650电池，安全性能显著改善，主要表现在针刺通过率上。