Учёные обнаружили положительное влияние шаровой мельницы на характеристики литий-ионных аккумуляторов

Исследователи из Университета Бирмингема обнаружили, что воздействие высокого давления на материалы при обработке в шаровой мельнице обеспечивает дополнительные преимущества в процессе синтеза. Проведённое исследование является частью проекта CATMAT, который финансируется Институтом Фарадея. Его провели доктор Элизабет Дрисколл (Elizabeth Driscoll) и профессор Питер Слейтер (Peter Slater) из Университета Бирмингема под руководством доктора Лоры Дрисколл (Laura Driscoll).

Предшествующие исследования в этой сфере привели учёных к выводу, что синтез электродных материалов был вызван локальным нагревом, который возникает в процессе измельчения смеси. Теперь исследователи обнаружили, что динамическое воздействие шаров, которые сталкиваются с материалом электродов, обеспечивает эффект давления. Он играет важную роль в улучшении характеристик материалов и аккумуляторов из них.

Профессор химии материалов и содиректор Бирмингемского центра хранения энергии при Бирмингемском университете, Питер Слейтер, отметил, что данное открытие они сделали практически случайно. Исследовательская группа заметила, что произошел фазовый переход в полиморфную модификацию шпинели высокого давления. Это специфическая кристаллическая структура, которая ранее создавалась лишь в условиях высокого давления.

Слейтер говорит, что сам по себе локальный нагрев не объясняет подобную трансформацию. Поэтому исследователи решили проверить данную теорию. Они измельчили в шаровой мельнице три прочих электронных материалов для аккумуляторов. Полученные результаты по измельчению подтвердили вывод учёных о том, что на изменение свойств влияет не только локальный нагрев. По их мнению, ключевое значение оказывает давление. Если бы воздействовал только нагрев, то после охлаждения некоторые соединения вернулись бы в предварительное состояние.

К примеру, производство полиморфной модификации шпинели Li₂MoO₄ раньше достигалось лишь под высоким давлением и в камере при высокой температуре. Причем, давление превышало давление земной атмосферы больше, чем в 10000 раз. Новые исследования демонстрируют, что подобный эффект обеспечивают всего несколько минут измельчения в шаровой мельнице. Элизабет Дрисколл считает, что данное открытие даёт возможность разработать более энергоэффективные и дешевые процессы производства материалов для аккумуляторов. Вполне возможно, что получится разработать новые материалы. Аналогичные результаты, по словам Элизабет Дрисколл, они получили, когда проводили измельчение в шаровой мельнице неупорядоченной фазы каменной соли. Это может обеспечить начало производства более эффективных аккумуляторов.

Учёные считают, что проведённое исследование является лучшим для понимания влияния процесса измельчения материалов в шаровой мельнице на свойства аккумуляторов. По их мнению, оно имеет важное значение для будущего развития аккумуляторной отрасли. С помощью такого измельчения достигаются такие характеристики материалов, которые сейчас требуют использования специального и энергоёмкого оборудования. Тем более это важно, поскольку общество движется к электрифицированному будущему. Это обеспечит снижение выбросов и улучшение экологии. Поэтому расширение и совершенствование аккумуляторных технологий имеет очень важное значение в этой сфере. Более эффективные аккумуляторы открывают дверь в мир новых возможностей и экологически чистое будущее.

Подробнее о проведённом исследовании можно прочитать здесь.