一种镁离子电池负极材料制备方法技术

一种镁离子电池负极材料制备方法，其包括：对包含第一原料和第二原料的混合溶液作磨制；判断磨制是否结束，如果未磨制结束则重复执行该磨制过程；第一原料和第二原料的尺寸随着重复执行的进行继续一致性减小，并最终使得第一原料达到目标尺寸而第二原料达到第一尺寸；其中：目标尺寸小于第一尺寸；本发明专利技术通过智能化控制镁离子电池负极材料制备过程，增加小控制成本的基础上显著提升了生产效率；保障了产品安全性和效能。产品安全性和效能。产品安全性和效能。

【技术实现步骤摘要】
一种镁离子电池负极材料制备方法


[0001]本专利技术涉及电池负极材料制备领域，具体涉及一种镁离子电池负极材料制备方法。

技术介绍

[0002]镁离子电池是分别用两个能可逆地嵌入与脱出镁离子的化合物作为正负极构成的电池。充电时镁离子从正极材料晶格中脱出，经过电解质后嵌入到负极材料中；放电时镁离子从负极材料晶格中脱出，经过电解质后嵌入到正极材料中。其中，负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中，是指起氧化作用的电极，电池反应中写在左边。从物理角度来看，是电路中电子流出的一极。而负极材料，则是指电池中构成负极的原料，目前常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料等。
[0003]镁离子电池的发展主要受到两方面的限制：第一方面是，镁空气电池在放电过程中，镁及其合金在中性和碱性溶液中会生成表面钝化膜，主要成分为氢氧化镁的放电产物膜，镁离子很难通过这层钝化膜，从而使镁难以溶解和沉积，限制了镁的电化学活性；二价镁离子电荷密度太大，溶剂化作用强，很难插入到基质中；电池在间歇放电时会产生严重的电压滞后现象。第二方面是，负极材料的研究还局限于金属及其合金材料，这类材料作为负极材料时主要存在镁离子嵌入/脱出导致的体积膨胀问题，这可能带来较为严重的安全隐患，同时也为寻找新型负极材料带来了机遇。因此，目前镁离子电池研究的关键在于寻找合适的电池负极材料、电解质体系和能嵌入镁离子的正极材料。实际上，基于镁离子电池的负极材料本身的组分目前看来很难得到颠覆性的创新；但是，随着人工智能、移动互联网、云计算、工业互联网等技术的快速发展，目前正处于第四次工业革命时期。目前的智能生产和基于人工智能技术的快速发展为该领域带来了新的发展窗口。
[0004]智能生产和智能制造就是使用智能装备、传感器、过程控制、智能物流、制造执行系统、信息物理系统等构建的人机一体化系统；按照工艺设计要求，实现整个生产制造过程的智能化生产、状态跟踪、优化控制、智能调度、设备运行状态监控等；因此，如何利用先进的新技术技术推进负极材料层次化结构的形成和优化，结合图像数据、生产数据、设备数据实现多维度的智能化生产，提高原料转化率和生产效率是亟待解决的问题；
[0005]本专利技术基于智能化控制形成和优化负极材料层次化结构，结合图像数据、生产数据、设备数据实现多维度的智能化生产，在保持晶粒活性的同时降低了钝化影响，限制了嵌入/脱出导致的体积膨胀，提高生产可控性、产品安全性和效能。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种镁离子电池负极材料制备方法，其包括：
[0007]步骤S11:对第一原料和第二原料分别做预处理，将第一原料和第二原料处理成大
颗粒；
[0008]步骤S12：将第一原料磨制到准目标尺寸；其中：准目标尺寸大于目标尺寸；
[0009]步骤S13：将第二原料磨制为准第一尺寸；其中：准第一尺寸大于第一尺寸；
[0010]步骤S14：将第二原料均匀分散于第一原料后注入有机溶液；
[0011]步骤S15：对包含第一原料和第二原料的混合溶液作磨制；判断磨制是否结束，如果是，则进入步骤S16；否则，重复执行该步骤；第一原料和第二原料颗粒的尺寸随着重复执行的进行继续一致性减小，并最终使得第一原料达到目标尺寸而第二原料达到第一尺寸；其中：目标尺寸小于第一尺寸；
[0012]所述判断磨制是否结束，具体包括如下步骤：
[0013]步骤S15A1：设置磨制间隙RD的初始值In_RD和第一时间长度T1的初始值In_RT1；
[0014]步骤S15A2：判断磨制间隙是否小于准第一尺寸或第一尺寸，如果是，则直接进入步骤S16；
[0015]步骤S15A3：对混合溶液磨制第一时间长度；
[0016]步骤S15A4：对磨制装置照射均匀光线，使用上图像采集装置采集反射光以获取上图像；使用下图像采集装置采集透射光以获取下图像；基于上图像和下图像判断磨制是否结束，如果是，则进入步骤S16；否则，减小磨制间隙并减少第一时间长度，返回步骤S15A2；
[0017]所述基于上图像和下图像判断磨制是否结束，具体为：基于上图像和下图像确定颗粒分布和混合程度是否均匀，如果是，则确定磨制结束；否则，未结束；
[0018]步骤S16：将混合溶液进行烘干或静置以得到第一混合材料，作为镁离子电池负极材料。
[0019]进一步的，所述初始磨制间隙大于准第一尺寸。
[0020]进一步的，在直接进入步骤S16前，以当前的磨制间隙保持磨制第一时间长度。
[0021]进一步的，第一原料是含镁原料。
[0022]进一步的，所述磨制为研磨或球磨。
[0023]进一步的，所述上图像采集装置和上图像采集装置均为高清摄像机或者照相机。
[0024]进一步的，同时设置多个上图像采集装置和多个下图像采集装置，将所述多个上图像采集装置采集到的图像进行拼接以得到上图像，而将所述多个下图像采集装置采集到的图像进行拼接以得到下图像。
[0025]一种镁离子电池负极材料制备系统，所述系统用于智能控制所述镁离子电池负极材料制备的执行。
[0026]一种计算机可读存储介质，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述镁离子电池负极材料制备方法。
[0027]一种智能制造控制设备，包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时控制所述镁离子电池负极材料制备方法的执行。
[0028]本专利技术提供的一种镁离子电池负极材料制备方法，能够实现以下技术效果：
[0029]1)通过制备颗粒度差异化的第一原料和第二原料的复合负极材料，使得第二原料大颗粒具有穿透镁材料所产生的固有层间结构，松散镁料发生反应产生的溶解和沉淀，使得钝化膜和容易被击穿，从而能够保持持续的活性；
[0030]2)在制备过程中引入智能化控制，引入图像采集装置获取上下图像对材料制备的时间长度和磨制间隙作阶段性的智能调整，尤其是通过聚焦局部位置的局部图像集合进行特殊环境下的适应性控制，最终在增加小控制成本的基础上显著提升了生产效率；
[0031]3)设置分层的间隔设置分层复合原料形成层间结构，通过角度变化的图案结构限制了在嵌入/脱出过程中导致的体积膨胀，保障了产品安全性和效能。
附图说明
[0032]图1为本专利技术提供的镁离子电池负极材料制备方法示意图。
[0033]图2为本专利技术所示例的多个上图像和对应下图像示意图。
[0034]图3为本专利技术实施例中比容量变化曲线对比示意图。
具体实施方式
[0035]以下将对本专利技术的一种镁离子电池负极材料制备方法作进一步的详细描述。
[0036]下面将参照附图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术而仍然实现本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁离子电池负极材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S11:对第一原料和第二原料分别做预处理，将第一原料和第二原料处理成大颗粒；步骤S12：将第一原料磨制到准目标尺寸；其中：准目标尺寸大于目标尺寸；步骤S13：将第二原料磨制为准第一尺寸；其中：准第一尺寸大于第一尺寸；步骤S14：将第二原料均匀分散于第一原料后注入有机溶液；步骤S15：对包含第一原料和第二原料的混合溶液作磨制；判断磨制是否结束，如果是，则进入步骤S16；否则，重复执行该步骤；第一原料和第二原料颗粒的尺寸随着重复执行的进行继续一致性减小，并最终使得第一原料达到目标尺寸而第二原料达到第一尺寸；其中：目标尺寸小于第一尺寸；所述判断磨制是否结束，具体包括如下步骤：步骤S15A1：设置磨制间隙RD的初始值In_RD和第一时间长度T1的初始值In_RT1；步骤S15A2：判断磨制间隙是否小于准第一尺寸或第一尺寸，如果是，则直接进入步骤S16；步骤S15A3：对混合溶液磨制第一时间长度；步骤S15A4：对磨制装置照射均匀光线，使用上图像采集装置采集反射光以获取上图像；使用下图像采集装置采集透射光以获取下图像；基于上图像和下图像判断磨制是否结束，如果是，则进入步骤S16；否则，减小磨制间隙并减少第一时间长度，返回步骤S15A2；所述基于上图像和下图像判断磨制是否结束，具体为：基于上图像和下图像确定颗粒分布和混合程度是否均匀，如果是，则确定磨制结束；否则，未结束；步骤S16：将混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙忠祥，
申请(专利权)人：大连亚泰科技新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：