NCM622に低速ボールミルが使用されるのはなぜですか？優れた正極性能のための粒子構造の維持

低速ボールミルは、混合均一性と構造保持のバランスをとるために使用されます。高エネルギー法は材料を粉砕できますが、低速ミルは活物質の物理的完全性を損なうことなく、NCM622、固体電解質、導電性カーボンブラックの均一な分布を穏やかに実現します。

主なポイント 正極複合材料の調製において、目標は単なる混合ではなく、建設的な組み立てです。低速ミルは、「密接な接触」を通じて必要なイオンおよび電子経路を作成しますが、NCM622二次粒子を破壊したり導電ネットワークを劣化させたりする高衝撃力を厳密に回避します。

構造的完全性の維持

NCM622二次粒子の保護

低速回転速度を選択する主な理由は、NCM622材料の構造的完全性を保護することです。NCM材料は通常、「二次粒子」として存在します。これは、より小さな一次結晶のクラスターです。

高エネルギー衝撃はこれらの二次粒子を破壊します。低速ミルは粒子を動かすのに十分な力を加えますが、粉砕や望ましくない形態変化につながる高強度の衝突は回避します。

結晶構造損傷の回避

単純な破壊を超えて、過度のミルは正極材料の結晶構造を変化させる機械的応力を誘発する可能性があります。

エネルギー入力を低く保つことで、プロセスはNCM622の元の形態と結晶性を維持します。この維持は、バッテリー動作中に材料が電気化学的安定性と容量を保持することを保証するために不可欠です。

表面コーティングの保護

多くの正極材料は、安定性を向上させるために繊細な表面コーティングに依存しています。高速混合は、これらの層を剥ぎ取る能力のあるせん断力を生成します。

低速ミルは穏やかな混合剤として機能し、成分が統合されることを可能にしながら、これらの重要な界面層をそのまま維持します。

堅牢な導電ネットワークの確立

均一な分散の達成

エネルギーは低いですが、この方法は、活物質（NCM622）、固体電解質、および導電剤（カーボンブラック）の3つの重要な成分の均一な分散を達成するのに効果的です。

ミリング作用は、カーボンブラックと電解質の軟質凝集塊を破壊し、正極内の「ホットスポット」や不活性領域を防ぐために、混合物全体に均一に分散させます。

密接な接触の促進

固体電解質複合材料が機能するためには、イオンと電子を伝達するために固体が固体に接触する必要があります。

低速ミルは、固体電解質とカーボンブラックをNCM622粒子に押し付けます。これにより、バッテリー性能に不可欠な連続的なイオンおよび電子伝導経路を形成する密接な接触とタイトな結合が作成されます。

トレードオフの理解

高エネルギーミリングのリスク

このプロセスを高エネルギーメカニカルアロイングと区別することは重要です。高エネルギーミリングは材料の再生や金属の合金化に役立ちますが、ここで適用すると破壊的になります。

過度の速度は、導電性添加剤（使用されている場合）の繊維状構造を破壊し、固体電解質を粉砕し、抵抗の低減ではなく増加につながる可能性があります。

低速混合の限界

逆に、速度が低すぎるか、時間が短すぎると、成分が十分に混合されない場合があります。

これにより、活物質と電解質の間の接触が悪くなり、NCM622の利用率が低くなり、レート性能が悪くなります。プロセスには、保護するには遅いが分散するには速いという特定の「ゴルディロックス」ゾーンが必要です。

目標に合わせた適切な選択

バッテリー材料のミリングパラメータを選択する際は、エネルギー入力を特定の処理目標に合わせます。

• 主な焦点が正極複合材料の調製（NCM622）である場合：低速ミルを使用して、二次粒子構造とコーティングを維持しながら導電ネットワークを確立します。
• 主な焦点がスラリー均質化である場合：液体ベースのシステム内でバインダーと導電剤を迅速に分散させるために、高せん断ミキサーを使用します。
• 主な焦点が材料再生である場合：メカニカルアロイングを誘発し、回収された沈殿物をリチウム源と反応させるために、高エネルギー遊星ミルを使用します。

概要：粒子の微細構造アーキテクチャが混合物の化学組成と同じくらい重要な場合は、低速ボールミルを使用します。

概要表：

特徴	低速ボールミル	高エネルギーミル
主な目標	均一な分散と密接な接触	粉砕とメカニカルアロイング
粒子完全性	NCM622二次粒子を維持	クラスターを一次結晶に粉砕
結晶構造	元の結晶性を維持	機械的応力/欠陥を誘発する可能性がある
表面コーティング	繊細な界面層を保護	コーティングを剥がしたり損傷したりする可能性が高い
導電ネットワーク	連続的な経路を確立	添加剤の形態を破壊するリスク
最適な使用例	正極複合材料の組み立て	材料再生/合金化

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