Ermöglichung fortschrittlicher Nanomaterialforschung an einem deutschen Institut mit einer vakuum- und stickstoffkompatiblen Planetenkugelmühle

Fallstudie: Ermöglichen der fortgeschrittenen Nanomaterialforschung an einem deutschen Institut mit einer Vakuum- und Stickstoffkompatiblen planetaren Kugelmühle

Auftraggeber: Institut für fortgeschrittene Materialwissenschaften (IAMS), Aachen, Deutschland
Lieferant: Guangzhou Zoli Technology Co., Ltd.
Produkt: XQM-0,4L Planetarische Kugelmühle
Schlüsselmerkmal: Maßgeschneidert mit 100 ml Vakuumtanks aus Edelstahl und Stickstoffgas-Eingangssystem ausgestattet.
Anwendung: Synthese von luftempfindlichen Elektrodenmaterialien für Festkörperbatterien der nächsten Generation.

1. Zusammenfassung

Das Institute for Advanced Materials Science (IAMS) in Aachen, Deutschland, ein führendes Forschungszentrum für Energiespeicherung, benötigte eine leistungsstarke Fräslösung zur Synthese neuartigerLuftempfindliche NanomaterialienDie Forschung an Lithium-Metall-Anoden und auf Sulfid basierenden festen Elektrolyten wurde durch Oxidation und Feuchtigkeitsempfindlichkeit während des mechanischen Legierungsprozesses behindert.Guangzhou Zoli lieferte eine maßgeschneiderte XQM-0.4L mit Planetary Ball Mill, ausgestattet mit speziellen Vakuumtanks aus Edelstahl und einem integrierten Stickstoffgas-Eingang.Diese Lösung ermöglichte es IAMS erfolgreich, kontaminierungsfreies Fräsen in einer inerten Atmosphäre durchzuführen, beschleunigen ihren FuE-Zyklus und produzieren hochreine, konsistente Materialien für ihre Batterienprototypen.

2. Kunden-Hintergrund und Herausforderung

IAMS ist führend bei der Entwicklung von Festkörperbatterien der nächsten Generation, einer Technologie, die eine höhere Energiedichte und Sicherheit gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien verspricht.Ein entscheidender Schritt in ihrem Prozeß ist die mechanische Legierung und Mischung von Vorläuferpulvern, um komplexe, metastabile Phasen.

Die wichtigsten Herausforderungen für das IAMS sind:

1. Materialempfindlichkeit: Ihre wichtigsten Materialien, insbesondere Lithiummetallpulver und Thiophosphatverbindungen, sind äußerst reaktiv.Die Exposition gegenüber sogar Spuren von Sauerstoff oder Feuchtigkeit während des Mahlens führt zur Bildung von Oxid-/Hydroxid-Schichten, die die Eigenschaften des Materials grundlegend verändern und es für Hochleistungsbatterien unbrauchbar machen.

2. Verunreinigung durch konventionelles Fräsen: Standardplanetenkugelmühlen arbeiten in Umgebungsluft.Während Standard-Stahlgefäße Eisenverschmutzung verursachen könnten, die sowohl die Leistung als auch die Lebensdauer der Batterie beeinträchtigen.

3. Notwendigkeit der Prozesswiederholbarkeit: Um zuverlässige und veröffentlichbare wissenschaftliche Ergebnisse zu erzielen,IAMS benötigte ein hoch reproduzierbares Fräsverfahren, bei dem die atmosphärischen Bedingungen für jedes Experiment genau kontrolliert werden konnten.

3Die Lösung: Eine planetarische Kugelmühle

Nach einer gründlichen technischen Beratung empfahl und lieferte Guangzhou Zoli eine XQM-0,4L Planetarische Kugelmühle mit folgenden kritischen Anpassungen:

• Planetary Ball Mill Base (XQM-0.4L): Eine robuste und zuverlässige Plattform, bekannt für ihre stabile Drehgeschwindigkeit (0-870 RPM), programmierbare Timer und Rückwärtsfunktion,Gewährleistung einer konstanten und leistungsfähigen Schleifenergie.

• 100 ml Vakuumtanks aus Edelstahl: Maßgeschneidert aus 304 Edelstahl, ausgewählt für seine hohe mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und geringes Kontaminationsrisiko für die Zielmaterialien.Jeder Behälter wurde präzise bearbeitet, um eine perfekte Dichtung zu gewährleisten.

• Integriertes Vakuum- und Stickstoffgas-Eingangssystem: Kern der Lösung. Jeder Tankdeckel war mit einem speziellen Ventilsystem ausgestattet:

  • Vakuumausgang: Ermöglicht die Evakuierung der Kammer unter 1 Pa und entfernt die Umgebungsluft und Feuchtigkeit.

  • Stickstoff-Eingangsöffnung: Ermöglicht die Reinigung der Evakuierkammer mit hochreinem (99,999%) Argon oder Stickstoffgas und schafft eine völlig inerte Fräsumgebung.

  • Druckentlastungsventil: Für einen sicheren Betrieb.

Das gesamte System wurde für eine einfache Bedienung konzipiert: Der Tank wird evakuiert, mit inertem Gas nachgefüllt und 2-3 Mal wiederholt, um eine absolute atmosphärische Reinheit zu gewährleisten, bevor mit dem Fräsen begonnen wird.

(Bild/Diagramm: Ein beschriftetes Diagramm des Vakuumbehälters, das den Vakuumanschluss, den Stickstoff-Eingang und die Hauptdichtung zeigt.)

4- Durchführung und Versand

Der Auftrag wurde effizient abgewickelt, die Mühle und ihr Zubehör wurden sorgfältig in antivibrations- und feuchtigkeitsdichte Materialien verpackt, die gesamte Dokumentation, einschließlich einer detaillierten Bedienungsanleitung,technische Datenblätter, und ein Konformitätszertifikat (CE-Kennzeichnung) in englischer und deutscher Sprache zur Gewährleistung einer reibungslosen Integration.

Logistik: Die Sendung wurde über einen zuverlässigen internationalen Luftfrachtführer mit Tür-zu-Tür-Service nach Aachen versandt.Sicherstellung eines schnellen ZulassungsprozessesDie Einheit ist innerhalb der versprochenen 10 Werktage bei IAMS angekommen.

5Ergebnisse und Nutzen

Die Einführung der individuell angepassten planetaren Kugelmühle hatte einen unmittelbaren und erheblichen Einfluss auf die Forschungskapazitäten des IAMS.

• Beseitigung der Oxidation: Das Vakuum- und Stickstoffsystem verhinderte vollständig die Oxidation und Hydrolyse empfindlicher Materialien.Nach dem Fräsen bestätigten Röntgendiffraktions- (XRD) und Röntgenfotoelektronspektroskopie (XPS) Analysen die Synthese von Phase-reinen, nicht kontaminierte Zielmaterialien.

• Verbesserte Materialreinheit: Durch die Verwendung von Vakuumtanks aus Edelstahl wurde das Risiko einer organischen Kontamination durch Polymergefäße beseitigt.ein kritischer Faktor für die langfristige Zyklusfähigkeit der entwickelten Batterien.

• Überlegene Prozesskontrolle und Reproduzierbarkeit: Die Forscher konnten nun die inerte Atmosphäre für jedes Experiment präzise replizieren.Stärkung der Gültigkeit ihrer Daten und Beschleunigung der Optimierung der Materialzusammensetzung.

• Beschleunigte Forschungs- und Entwicklungsplanung: Durch die Lösung des grundlegenden Problems der Luftverschmutzung konnte IAMS gescheiterte Experimente reduzieren und ihre Materialentwürfe viel schneller iterieren.

Kundenbewertung:

Die Planetenschmiede aus Guangzhou Zoli hat das Spiel für unser Festkörper-Batterienprogramm verändert.Die Fähigkeit, in einer perfekt kontrollierten inerten Atmosphäre zu fressen, war das fehlende Stück in unserem Labor.Die maßgeschneiderten 100 ml Vakuumtanks haben die perfekte Größe für unsere Forschungs- und Entwicklungsexperimente, und die Zuverlässigkeit des Systems ist hervorragend.Es hat direkt zu mehreren jüngsten Durchbrüchen in unserer Anodenoberfläche beigetragen.*

- Dr. Elena Weber, wissenschaftliche Mitarbeiterin, IAMS

6Schlussfolgerung.

Diese Fallstudie zeigt, wie ein Standard-Laborgerät durch durchdachte Anpassung in eine kritische, anwendungsspezifische Lösung umgewandelt werden kann.Durch das Verständnis der spezifischen Herausforderungen eines führenden deutschen Forschungsinstituts, lieferte Guangzhou Zoli eine planetare Kugelmühle, die die Erwartungen nicht nur erfüllt, sondern übertroffen hat.Die erfolgreiche Integration des Vakuum- und Stickstoffsystems hat es IAMS ermöglicht, die Grenzen der Materialwissenschaft zu erweitern, unterstreicht die entscheidende Rolle der spezialisierten Frästechnik in der Spitzenforschung und -entwicklung.