فعال‌سازی تحقیقات پیشرفته نانومواد در یک مؤسسه آلمانی با استفاده از آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای سازگار با خلاء و نیتروژن

مطالعه موردی: امکان تحقیقات پیشرفته نانومواد در یک موسسه آلمانی با یک آسیاب گلوله ای سیاره ای سازگار با خلاء و نیتروژن

مشتری: موسسه علوم مواد پیشرفته (IAMS) ، آخن، آلمان
تامین کننده: شرکت فناوری زولی گوانگژو، ل.د. راه حل های پیشرفته آسیاب
محصول: XQM-0.4L آسیاب کره ای
ویژگی اصلی: مجهز به مخازن خلاء 100 میلی لیتر فولاد ضد زنگ و سیستم ورودی گاز نیتروژن.
کاربرد: سنتز مواد الکترود حساس به هوا برای نسل بعدی باتری های جامد.

1خلاصه ی مطلب.

موسسه علوم مواد پیشرفته (IAMS) در آخن، آلمان، یک مرکز تحقیقاتی پیشرو در ذخیره سازی انرژی، نیاز به یک راه حل آسیاب با عملکرد بالا برای سنتز جدید،نانومواد حساس به هواتحقیقات آنها در مورد آنودهای لیتیوم فلزی و الکترولیت های جامد مبتنی بر سولفید توسط اکسیداسیون و حساسیت به رطوبت در طول فرآیند آلیاژ مکانیکی مختل شد.گوانگژو زولی XQM-0 سفارشی را ارائه داد.4 لیتری با آسیاب گلوله ای سیاره ای مجهز به مخازن خلاء 100 میلی لیتر فولاد ضد زنگ و ورودی گاز نیتروژن یکپارچهاین راه حل به موفقیت IAMS را قادر ساخت تا آسیاب را بدون آلودگی در جو غیر فعال انجام دهد.و سرعت بخشیدن به چرخه تحقیق و توسعه و تولید مواد بسیار خالص و سازگار برای نمونه های اولیه باتری.

2پس زمینه و چالش های مشتری

IAMS در خط مقدم توسعه نسل بعدی باتری های جامد است، تکنولوژی ای که وعده چگالی انرژی و ایمنی بیشتری نسبت به باتری های لیتیوم یون معمولی را می دهد.یک مرحله حیاتی در این فرآیند، آلیاژ و مخلوط کردن مکانیکی پودر های پیشگام برای تشکیل پیچیده است.و فاز های متاستابیل.

چالش های اصلی IAMS:

1. حساسیت مواد: مواد کلیدی آنها، به ویژه پودرهای فلزی لیتیوم و ترکیبات تیوفوسفات، بسیار واکنش پذیر هستند.قرار گرفتن در معرض حتی مقدار کمی اکسیژن یا رطوبت در طول آسیاب منجر به تشکیل لایه های اکسید/ هیدروکسید می شود.این باعث می شود که ویژگی های این ماده به طور اساسی تغییر کند و باعث شود که برای باتری های با عملکرد بالا بی فایده باشد.

2. آلودگی ناشی از آسیاب معمولی: آسیاب های کره ای استاندارد در هوای محیط کار می کنند. شیشه های آسیاب ساخته شده از مواد مانند نایلون یا PTFE می توانند آلودگی آلی را وارد کنند.در حالی که بطری های فولادی استاندارد می توانند باعث آلودگی آهن شوند.که باعث کاهش عملکرد و طول عمر باتری می شود.

3. نیاز به بازتولید فرآیند: برای دستیابی به نتایج علمی قابل اعتماد و قابل چاپ،IAMS نیاز به یک فرآیند فرآوری بسیار قابل تکرار داشت که در آن شرایط جوی می توانست برای هر آزمایش به دقت کنترل شود..

3راه حل: یک آسیاب گلوله ای سیاره ای طراحی شده

پس از یک مشاوره فنی کامل، گوانگژو زولی توصیه و عرضه یک XQM-0.4L گلوله آسیاب سیاره ای با سفارشی سازی های مهم زیر:

• پایه آسیاب گلوله ای سیاره ای (XQM-0.4L): یک پلت فرم قوی و قابل اعتماد شناخته شده برای سرعت چرخش پایدار (0-870 RPM) ، تایمرهای قابل برنامه ریزی و عملکرد معکوس،اطمینان از انرژی آسیاب پایدار و قدرتمند.

• مخازن خلاء 100 میلی لیتر فولاد ضد زنگ: سفارشی ساخته شده از فولاد ضد زنگ 304، انتخاب شده برای قدرت مکانیکی بالا، مقاومت در برابر خوردگی، و خطر آلودگی کم برای مواد هدف.هر مخزن با دقت و ماشین آلات ساخته شده بود تا مهر و موم کامل را تضمین کند..

• سیستم ورودی گازی خلاء و نیتروژن یکپارچه: هسته ی راه حل. هر دریچه با یک سیستم دریچه اختصاصی مجهز بود که شامل:

  • دریچه خلاء: اجازه می دهد تا اتاق به زیر 1Pa تخلیه شود، و تمام هوا و رطوبت محیط را از بین ببرد.

  • دریچه ورودی نیتروژن: امکان پاکسازی اتاق تخلیه شده را با آرگون یا گاز نیتروژن با خالصیت بالا (99.999٪) فراهم می کند، ایجاد یک محیط آسیاب کاملا بی اثر.

  • دریچه کاهش فشار: برای عملیات امن.

کل سیستم برای کار آسان طراحی شده بود: مخزن را تخلیه کنید، آن را با گاز بی اثر پر کنید، و 2-3 بار تکرار کنید تا قبل از شروع فرآیند آسیاب، خالصیت اتمسفر مطلق را تضمین کنید.

(تصویر / پیشنهاد نمودار: یک نمودار برچسب دار از مخزن خلاء نشان دهنده دریچه خلاء، ورودی نیتروژن و مهر اصلی است.)

4اجرا و ارسال

سفارش به طور کارآمد پردازش شد. آسیاب و لوازم جانبی آن به دقت در مواد ضد ارتعاش و ضد رطوبت بسته بندی شد. تمام اسناد، از جمله یک راهنمای عملیاتی دقیق، به طور کامل در دسترس بود.ورق های اطلاعاتی فنیدر این برنامه، یک گواهینامه سازگاری (CE Marked) به زبان انگلیسی و آلمانی برای اطمینان از یکپارچگی فراهم شده است.

تدارکات: محموله از طریق یک حمل کننده قابل اعتماد حمل و نقل هوایی بین المللی با خدمات درب به درب به آخن ارسال شد. تمام اسناد گمرکی لازم برای آلمان از قبل آماده شد.اطمینان از یک فرآیند تصفیه سریعواحد در عرض 10 روز کاری که قول داده شده به IAMS رسید.

5نتایج و مزایا

پیاده سازی آسیاب گلوله ای سیاره ای سفارشی تاثیر فوری و قابل توجهی بر توانایی های تحقیقاتی IAMS داشت.

• حذف اکسیداسیون: سیستم خلاء و نیتروژن به طور کامل از اکسیداسیون و هیدرولیز مواد حساس جلوگیری می کند.تجزیه و تحلیل بعد از آسیاب با استفاده از دیفرانسه اشعه ایکس (XRD) و اسپکتروسکوپی فوتو الکترون اشعه ایکس (XPS) ، سنتز فاز خالص را تایید کرد.مواد هدف آلوده نشده.

• پاکسازی مواد بهبود یافته: استفاده از مخازن خلاء فولاد ضد زنگ خطر آلودگی ارگانیک از بطری های پلیمر را از بین برد.یک عامل حیاتی برای چرخه سازی طولانی مدت باتری های توسعه یافته.

• کنترل و بازتولید فرآیند برتر: محققان اکنون می توانند با دقت اتمسفر بی اثر را برای هر آزمایش تکرار کنند.تقویت اعتبار داده ها و تسریع بهینه سازی ترکیبات مواد.

• جدول زمانی تحقیق و توسعه شتاب یافته: با حل مشکل اساسی آلودگی جو، IAMS توانست آزمایش های شکست خورده را کاهش دهد و طراحی مواد خود را خیلی سریع تر تکرار کند.

شهادت مشتری:

* * کارخانه گلوله ای سیاره ای از گوانگژو زولی یک تغییر دهنده بازی برای برنامه باتری حالت جامد ما بوده است.توانایی آسیاب کردن در یک جو بی اثر کاملا کنترل شده قطعه ی گمشده در آزمایشگاه ما بود.مخازن خلاء 100 میلی لیتری سفارشی برای آزمایشات ما در مقیاس تحقیق و توسعه مناسب هستند و قابلیت اطمینان سیستم بسیار عالی است.این به طور مستقیم به چندین پیشرفت اخیر در مهندسی رابط آنود ما کمک کرده است.* *

دکتر الینا وبر، دانشمند ارشد تحقیقات، IAMS

6نتیجه گیری

این مطالعه موردی نشان می دهد که چگونه یک قطعه استاندارد از تجهیزات آزمایشگاهی می تواند به یک راه حل حیاتی و کاربردی خاص از طریق سفارشی سازی دقیق تبدیل شود.با درک دقیق چالش هایی که یک موسسه تحقیقاتی پیشرو در آلمان با آن مواجه استگوانگژو، زولی یک آسیاب گلوله ای سیاره ای را تحویل داد که نه تنها انتظارات را برآورده کرد بلکه از آن فراتر رفت.یکپارچه سازی موفقیت آمیز سیستم خلاء و نیتروژن، IAMS را قادر ساخته تا مرزهای علم مواد را گسترش دهد.در این مقاله نقش حیاتی فن آوری آسیاب تخصصی در تحقیقات و توسعه پیشرفته را برجسته می کنیم.