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關(guān)鍵詞

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機；高壓均質(zhì)機；鋰硫電池；硫/碳復合材料；儲能材料 

摘要

鋰硫電池作為下一代高能量密度儲能技術(shù)的核心方向，其商業(yè)化進程受限于硫單質(zhì)低導電性、多硫化物穿梭效應及體積膨脹等關(guān)鍵瓶頸。硫/碳復合材料通過碳基質(zhì)的導電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建物理化學雙重限域，成為解決上述問題的核心路徑，但傳統(tǒng)制備工藝普遍存在硫顆粒分散不均、界面結(jié)合薄弱、規(guī)模化生產(chǎn)難度大等痛點。TRILOS超高壓納米均質(zhì)機憑借高效剪切-空化協(xié)同作用及連續(xù)化處理優(yōu)勢，從應用端為硫/碳復合材料的高效制備提供創(chuàng)新方案——無需復雜工藝調(diào)整，即可實現(xiàn)硫顆粒納米級分散、碳基質(zhì)孔道精準填充及界面結(jié)合強化，顯著提升復合材料的導電性能與循環(huán)穩(wěn)定性。該設(shè)備兼容從實驗室小試到工業(yè)量產(chǎn)的全流程需求，操作便捷、工藝可控，為鋰硫電池企業(yè)及材料研發(fā)機構(gòu)提供低成本、高效率的規(guī)模化制備工具，加速高性能鋰硫電池的產(chǎn)業(yè)化落地。

一、行業(yè)痛點：硫/碳復合材料制備的核心難題

在新能源產(chǎn)業(yè)對高能量密度電池的迫切需求下，鋰硫電池憑借超高理論容量與環(huán)境友好特性，成為儲能領(lǐng)域的研發(fā)熱點。然而，硫/碳復合材料的制備工藝始終制約著鋰硫電池的批量生產(chǎn)與性能提升，核心痛點如下：

1. 分散效果差，導電性不足：傳統(tǒng)機械球磨、超聲分散等方法難以將硫顆粒破碎至納米級，且易出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，導致硫與碳基質(zhì)接觸不充分，電子傳輸效率低，電池倍率性能受限；

2. 界面結(jié)合弱，循環(huán)穩(wěn)定性差：硫與碳基質(zhì)多為物理混合，界面間隙大，充放電過程中易發(fā)生硫顆粒脫落與多硫化物穿梭，導致電池容量快速衰減，難以滿足實際應用的循環(huán)壽命要求；

3. 工藝可控性低，規(guī)模化困難：實驗室級制備方法流程復雜、周期長，且難以放大；傳統(tǒng)設(shè)備處理過程中參數(shù)波動大，導致產(chǎn)品批次穩(wěn)定性差，無法匹配工業(yè)生產(chǎn)的高效、均質(zhì)需求。

針對上述痛點，市場亟需一種兼具分散效果優(yōu)、工藝易放大的制備設(shè)備，而TRILOS超高壓納米均質(zhì)機的技術(shù)特性恰好契合這一應用需求。

二、TRILOS超高壓納米均質(zhì)機的原理和核心技術(shù)優(yōu)勢

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機依靠強大壓力驅(qū)動和分散物料。物料在超高壓力下，經(jīng)過分散單元的狹小縫隙，瞬間產(chǎn)生強大剪切力，將大顆粒物料裁剪成微小碎片。同時，物料高速流動相互撞擊，還會形成空穴效應。這些綜合作用，讓大小不一的顆粒被粉碎并均勻分散。

該設(shè)備不堵不漏，配備10寸工業(yè)觸控屏實時監(jiān)控壓力曲線，壓力可達3000bar。

圖1 均質(zhì)機原理圖

圖2 TRILOS超高壓納米均質(zhì)機 

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機通過核心結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工藝設(shè)計，為硫/碳復合材料制備提供針對性解決方案，其關(guān)鍵優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面：

1.       高壓協(xié)同效應，實現(xiàn)硫顆粒納米級分散

設(shè)備采用最高300MPa的超高壓設(shè)計，驅(qū)動物料以超高速通過金剛石均質(zhì)閥的微小孔徑，瞬間產(chǎn)生剪切、空化、撞擊三重協(xié)同作用：剪切力高效破碎硫團聚體，空化效應抑制顆粒二次團聚，撞擊力促進硫與碳基質(zhì)緊密接觸。相較于傳統(tǒng)球磨法，TRILOS超高壓納米均質(zhì)機可將硫顆粒粒徑從微米級快速降至納米級，且分散均勻性顯著提升，從源頭解決硫?qū)щ娦圆畹膯栴}。

2.       界面工程強化，提升復合材料穩(wěn)定性

超高壓作用下，硫顆粒被精準“壓入"多孔碳的孔道內(nèi)部，不僅提高硫的負載量與孔道填充率，更實現(xiàn)硫與碳基質(zhì)的緊密貼合，形成穩(wěn)定的界面結(jié)合。這種“物理嵌入+界面吸附"的復合效果，能有效抑制充放電過程中多硫化物的溶解與擴散，同時緩解硫的體積膨脹，大幅提升電池的循環(huán)穩(wěn)定性與使用壽命。

3.       連續(xù)化工藝設(shè)計，兼容規(guī)模化生產(chǎn) 

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機采用模塊化設(shè)計，可實現(xiàn)從實驗室小試到中試、工業(yè)量產(chǎn)的無縫銜接。設(shè)備操作簡單，僅需設(shè)定壓力等關(guān)鍵參數(shù)即可自動運行，且工藝重復性強，能確保不同批次產(chǎn)品性能一致，解決了傳統(tǒng)工藝“實驗室效果好、工業(yè)化難落地"的核心矛盾。

4.       低能耗高適配，降低生產(chǎn)成本

設(shè)備采用高效動力系統(tǒng)與優(yōu)化的均質(zhì)腔結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)超高壓處理的同時，能耗較傳統(tǒng)設(shè)備大幅降低；兼容NMP、水等多種溶劑體系，可匹配不同類型碳基質(zhì)（多孔碳、碳納米管、石墨烯等）與硫的復合需求，無需額外調(diào)整設(shè)備結(jié)構(gòu)，顯著降低企業(yè)的工藝調(diào)整成本與研發(fā)投入。

三、實際應用價值：從實驗室到生產(chǎn)線的全流程賦能

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機在硫/碳復合材料制備中的應用，不僅聚焦技術(shù)突破，更注重實際生產(chǎn)中的落地價值，為用戶提供全場景解決方案：

1.       研發(fā)端：加速材料配方迭代

對于科研機構(gòu)及電池企業(yè)的研發(fā)部門，TRILOS超高壓納米均質(zhì)機操作便捷、參數(shù)可調(diào)，可快速優(yōu)化硫碳配比、均質(zhì)壓力等工藝參數(shù)，短時間內(nèi)獲得高性能復合材料樣品，大幅縮短配方研發(fā)周期。同時，設(shè)備的小試機型處理量僅需30 mL，能有效降低研發(fā)過程中的物料損耗與實驗成本。 

2.       生產(chǎn)端：保障產(chǎn)品批次穩(wěn)定

在工業(yè)化生產(chǎn)中，設(shè)備的連續(xù)化處理能力與精準參數(shù)控制，可避免傳統(tǒng)工藝中批次間性能波動的問題。通過設(shè)定固定的工藝參數(shù)，即可實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)中產(chǎn)品性能的一致性，滿足動力電池、儲能電池等應用場景對材料穩(wěn)定性的嚴苛要求。

3.       成本端：優(yōu)化全產(chǎn)業(yè)鏈效率

相較于傳統(tǒng)多步制備工藝，TRILOS超高壓納米均質(zhì)機將“分散-復合-界面強化"集成于一體，簡化生產(chǎn)流程，減少設(shè)備投入與人工成本；其高效的分散與復合效果，能提高硫的利用率，降低材料損耗；同時，設(shè)備的低能耗設(shè)計與易維護特性，可進一步降低企業(yè)的長期運營成本。 

四、總結(jié) 

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