تمكين البحوث المتقدمة في المواد النانوية في معهد ألماني مع مطحنة كرة كوكبية متوافقة مع الفراغ والنيتروجين

دراسة حالة: تمكين البحوث المتقدمة في المواد النانوية في معهد ألماني مع مطحنة الكرات الكوكبية المتوافقة مع الفراغ والنيتروجين

العميل: معهد علوم المواد المتقدمة (IAMS) ، أكين، ألمانيا
المورد: شركة غوانغتشو زولي للتكنولوجيا المحدودة حلول الطحن المتقدمة
المنتج: XQM-0.4L الطاحونة الكوكبية
الميزة الرئيسية: مجهزة خصيصا مع خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ الفراغ 100 مل ونظام مدخل غاز النيتروجين.
التطبيق: تكوين مواد الأقطاب الكهربائية الحساسة للهواء للجيل القادم من بطاريات الحالة الصلبة.

1ملخص التنفيذي

المعهد العلمي للمواد المتقدمة (IAMS) في أكين، ألمانيا، وهو مركز أبحاث رائد في تخزين الطاقة، احتاج إلى حل طحن عالي الأداء لتوليفالمواد النانوية الحساسة للهواءتم إعاقة أبحاثهم حول أنودات الليثيوم المعدنية والكهربائيات الصلبة القائمة على الكبريت من خلال الأكسدة والرطوبة الحساسة أثناء عملية السبائك الميكانيكية.قوانغتشو زولي قدمت XQM-0 مخصصة.4L مع طاحونة الكرات الكوكبية مجهزة بخزانات فراغ متخصصة من الفولاذ المقاوم للصدأ 100 مل ومدخل غاز النيتروجين المدمجهذا الحل مكنت IAMS بنجاح من إجراء طحن خالية من التلوث في الغلاف الجوي الخامل، وتسريع دورة البحث والتطوير الخاصة بهم وتوفير مواد عالية النقاء والمتسقة لنماذج البطارية الخاصة بهم.

2خلفية العملاء والتحديات

إن IAMS في طليعة تطوير الجيل القادم من بطاريات الحالة الصلبة، وهي تكنولوجيا تعد بكثافة طاقة وأمان أعلى من بطاريات ليثيوم أيون التقليدية.خطوة حاسمة في عملية هي سبيكة ميكانيكية وخلط المساحيق السلفية لتشكيل معقدة، المراحل المتداولة.

التحديات الرئيسية التي تواجه IAMS:

1. حساسية المواد: المواد الرئيسية، وخاصة مسحوقات الليثيوم المعدنية و مركبات ثيوفوسفات، هي فعالة للغاية.التعرض لكميات صغيرة من الأكسجين أو الرطوبة أثناء الطحن يؤدي إلى تكوين طبقات أكسيد / هيدروكسيد، مما يغير خصائص المادة بشكل جذري ويجعلها غير صالحة للبطاريات عالية الأداء.

2. التلوث من الطحن التقليدي: طواحين الكرات الكوكبية القياسية تعمل في الهواء المحيط. أوعية الطحن المصنوعة من مواد مثل النيلون أو PTFE يمكن أن ت introduce التلوث العضوي،في حين أن أوعية الصلب القياسية يمكن أن تسبب تلوث الحديد، كلاهما ضار بأداء البطارية ومدة عمرها.

3. الحاجة إلى إمكانية إعادة إنتاج العملية: لتحقيق نتائج علمية موثوقة وقابلة للنشر،تطلب IAMS عملية طحن قابلة للتكرار للغاية حيث يمكن التحكم بدقة في الظروف الجوية لكل تجربة.

3الحل: طاحونة كرات كوكبية مصممة خصيصا

بعد استشارة فنية شاملة ، أوصت Guangzhou Zoli بتقديم طاحونة كرة كوكبية XQM-0.4L مع التخصيصات الحاسمة التالية:

• قاعدة الطاحونة الكوكبية (XQM-0.4L): منصة قوية وموثوقة معروفة بسرعة دورانها المستقرة (0-870 RPM) ، وقاعات قابلة للبرمجة ووظيفة العكس ،ضمان طاقة طحن ثابتة وقوية.

• خزانات الفراغ من الفولاذ المقاوم للصدأ 100 مل: المصنوعة خصيصًا من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 ، تم اختياره لقوته الميكانيكية العالية ومقاومته للتآكل وخطر التلوث المنخفض للمواد المستهدفة.كل خزان كان مُعدّل بدقة لضمان إغلاق مثالي.

• النظام المتكامل لدخول غاز الفراغ والنيتروجين: جوهر الحل. تم تجهيز كل غطاء خزان بنظام صمام مخصص يضم:

  • منفذ الفراغ: يسمح بإخلاء الغرفة إلى أقل من 1 Pa ، وإزالة كل الهواء المحيط والرطوبة.

  • منفذ مدخل النيتروجين: يسمح بتطهير الغرفة المفرغة بغاز الأرجون أو النيتروجين عالي النقاء (99.999٪) ، مما يخلق بيئة طحن غير فعالة تمامًا.

  • صمام تخفيف الضغط: للعمل الآمن.

تم تصميم النظام بأكمله لسهولة التشغيل: إخلاء الخزان ، وإعادة ملء الغاز الخامل ، وتكرار 2-3 مرات لضمان النقاء الجوي المطلق قبل بدء عملية الطحن.

(اقترح الصورة/الرسومات: رسم بياني لخزان الفراغ يظهر منفذ الفراغ، مدخل النيتروجين، والختم الرئيسي.)

4التنفيذ والشحن

تمت معالجة الطلبية بكفاءة الطاحونة وملحقاتها تم تعبئتها بعناية في مواد مضادة لاهتزازات و مقاومة للرطوبةأوراق بيانات تقنية، وشهادة مطابقة (CE Marked) ، تم توفيرها باللغتين الإنجليزية والألمانية لضمان التكامل السلس.

الخدمات اللوجستية: تم إرسال الشحنة عن طريق شركة شحن جوية دولية موثوقة مع خدمة من باب إلى باب إلى أكين. تم إعداد جميع الوثائق الجمركية اللازمة لألمانيا مسبقا،ضمان عملية التخليص السريعةوصلت الوحدة إلى مركز (إي إم إس) خلال 10 أيام عمل

5النتائج والفوائد

كان لتنفيذ الطاحونة الكوكبية المخصصة تأثير فوري ومهم على قدرات IAMS البحثية.

• القضاء على الأكسدة: منع نظام الفراغ والنيتروجين بشكل كامل الأكسدة والتحلل المائي للمواد الحساسة.تأكد تحليل بعد الطحن من التشتت بالأشعة السينية (XRD) والطياف الفوتو الإلكتروني بالأشعة السينية (XPS) من تكوينالمواد المستهدفة غير الملوثة.

• زيادة نقاء المواد: استخدام خزانات فراغ الفولاذ المقاوم للصدأ القضاء على خطر التلوث العضوي من الجرارات البوليمرية،عامل حاسم لتحويل البطاريات المطورة على المدى الطويل.

• التحكم المتفوق في العملية والقدرة على إعادة إنتاجها: أصبح بإمكان الباحثين الآن تكرار الغلاف الجوي الخامل بدقة لكل تجربة. وهذا أدى إلى نتائج طحن متسقة للغاية،تعزيز صحة بياناتهم وتسريع تحسين تركيبات المواد.

• جدول زمني متسارع للبحث والتطوير: من خلال حل المشكلة الأساسية للتلوث الجوي، تمكنت IAMS من تقليل التجارب الفاشلة والتكرار بشكل أسرع بكثير على تصاميم المواد الخاصة بهم.

شهادة العميل:

طاحونة الكرات الكوكبية من قوانغتشو زولي كانت تغيير لعبة لبرنامج بطارية الحالة الصلبة لدينا.القدرة على طحن في جو خامل مسيطرة تماما كانت القطعة المفقودة في مختبرناالخزانات الفراغية المخصصة من 100 مل هي الحجم المثالي لتجاربنا على نطاق البحث والتطوير وموثوقية النظام ممتازةلقد ساهمت بشكل مباشر في العديد من الاختراقات الأخيرة في هندسة واجهة الأنون.

الدكتورة (إيلينا ويبر) ، عالمة أبحاث رئيسية، (إي إم إس)

6الاستنتاج

تُظهر هذه الدراسة الحالة كيف يمكن تحويل قطعة معادية من معدات المختبر إلى حل حاسم محدد للتطبيق من خلال تخصيص مدروس.من خلال فهم التحديات الدقيقة التي تواجه معهد أبحاث ألماني رائد، قوانغتشو زولي سلمت طاحونة الكرة الكوكبية التي لم تلبي فقط ولكن تجاوزت التوقعات.تمكّن الاندماج الناجح لنظام الفراغ والنيتروجين IAMS من دفع حدود علوم المواد، مما يؤكد الدور الحيوي لتكنولوجيا الطحن المتخصصة في أحدث البحوث والتطوير.