CN107706390A - 一种快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法。该材料是以锂离子电池三元正极材料为核心，快离子导体为第一包覆层，导电聚合物为第二包覆层，快离子导体为钒酸锂，偏铝酸锂，锆酸锂中的任意一种。先将快离子导体与三元正极材料混匀后研磨，然后用高温固相法将快离子导体包覆在三元正极材料上，之后将导电聚合物与包覆了快离子导体的三元正极材料混匀球磨，将导电聚合物包覆在快离子导体包覆的三元正极材料上，最终获得快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料。本发明将快离子导体和导电聚合物结合起来对三元正极材料进行改性，使其既具有优异的循环性能，又具有良好的倍率性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体地说是一种快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、工作范围宽等优点，因此在便携式电子设备、电动汽车、空间技术等领域需求巨大、引人注目。随着市场对电动汽车续航里程需求的提高，锂离子电池要求具有更高的能量密度、安全性能及其倍率性能。而目前市场化的正极材料能量密度偏低，限制其在一些领域的推广。所以提高锂离子电池三元正极材料的比容量及其倍率性能成为目前研究的热点。针对市场需求，锂离子电池正极材料主要采用掺杂、包覆、优化合成工艺等来提高性能。包覆技术是目前应用最广、效果最佳的方法之一，即通过在正极材料表面包覆一层氧化物或其它盐类物质来提高其比容量、循环性能和倍率性能等。如专利(CN 104466139 A)公开了一种导电聚苯胺包覆锗掺杂锰酸锂复合正极材料的制备方法，其中锗掺杂锰酸锂的化学式为LiMn1-x-yAlxGeyO2，用导电聚苯胺包覆锗掺杂锰酸锂复合正极材料后，在25℃下进行电性能测试，发现其比容量增加了32-35％，使用寿命提高40％以上。
快离子导体在高能高密度电池、电化学贮能等领域具有广泛的应用前景。以钒酸锂为例，钒酸锂具有层状结构，比容量高，能有效提高三元材料的循环性能。但是，钒含有多种价态，难以确定所合成的成分，且容易包覆不均匀。所以采用钒酸锂对三元正极材料进行改性还需进一步完善。导电聚合物是由具有共扼π-π键的高分子经化学或电化学“掺杂”转变为导体的一类高分子，是二次电池的理想电极材料。以聚苯胺为例，其主链上含有交替的苯环和氮原子，具有易合成、易加工、导电性好等特点，在一定程度上，导电聚苯胺能提高三元正极材料的倍率性能。
因此综合快离子导体和导电聚合物的优点，对三元正极材料进行改性，既解决了前者因包覆不均匀带来的弊端，又提高了材料的循环性能和倍率性能，为满足锂离子电池快充方向的需求提供良好的解决办法。
专利201210346551.4公开了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，也包括正极活性材料和包覆在正极活性材料表面的快离子导体层以及导电聚合物层。该专利与本发明的区别在于使用的快离子导体组分不同，该专利快离子导体层的组成成分为石榴石结构的快离子导体Li5+x+yN3-xM2-yO12，其中，N为La，Al，Sr，Sc，Cr，Ba，Fe，Mo和Y中的一种或几种；M为Ta，Nb和V中的一种或几种；0≤x≤2，0≤y≤1。本发明则采用快离子导体为钒酸锂，偏铝酸锂，锆酸锂中的任意一种，不仅成分不同，这些材料更加通用，制备简单，成本更低。而且本发明的制备方法与之也完全不同。该专利是将组成快离子导体的各种原料和正极活性材料制备成浆料后煅烧得到快离子导体的包覆层；导电聚合物层也是将包覆有快离子导体层的锂离子电池正极材料加入到质子酸中搅拌，加入导电聚合物单体，加入氧化剂，反应后洗涤干燥而成。本发明则采用将快离子导体和导电聚合物的成品与三元正极材料研磨或者机械球磨或者高速混合的方式后，高温煅烧包覆而成。本发明的方式更加简便、成本低，效果好；制备的正极材料100次循环下容量保持率均高于90％，同时在5C下放电比容量高达160mAh/g。
发明内容
本发明的目的是提供一种快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法。与现有技术相比，该方法操作简单，易于工业化，节省成本；同时该方法制备的正极材料具有良好的循环性能和倍率性能，以及比容量，为锂离子电池快充材料提供了选择。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一种快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法：该材料是以三元正极材料LiMO2为核心，M为Ni、Co、Mn、Al、Fe、Zn、V、Mg、Cr中的任意三种，快离子导体为第一包覆层，导电聚合物为第二包覆层，快离子导体为钒酸锂，偏铝酸锂，锆酸锂中的任意一种；所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法为：先将快离子导体与三元正极材料混匀后研磨，然后用高温固相法将快离子导体包覆在三元正极材料上，之后将导电聚合物与包覆了快离子导体的三元正极材料混匀机械融合，将导电聚合物包覆在快离子导体包覆的三元正极材料上，最终获得快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料。
作为进一步的优选：所述的三元正极材料是LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiNi1/3Co1/3Fe1/3O2中的任意一种。
作为进一步的优选：所述的导电聚合物为聚吡咯，聚苯胺，聚吡啶，聚苯、聚苯撑乙烯、聚噻吩中的任意一种。
作为进一步的优选：快离子导体包覆层的厚度为5～3000nm，优选20～100nm，导电聚合物包覆层厚度为1-2000nm，优选10-50nm，包覆后的材料的粒径大小为1-50微米，优选20-50微米；快离子导体、导电聚合物以及三元正极材料三者之间的质量比为(1～20):(1～10):100。
所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，具体如下：
(1)三元正极材料的合成方法为：先将锂源充分研磨，再将三元材料的前驱体和锂源按质量比(1:1～1:1.1)搅拌混合均匀，然后再对混合均匀的材料进行高温煅烧；
(2)将氧化物或者酸，与氢氧化物按化学计量比(1:1～8:1)混合均匀，研磨，直至完全生成快离子导体，按比例加入步骤(1)中所制备的三元正极材料，混合研磨均匀，至包覆物包覆均匀，高温煅烧，得到以快离子导体为第一包覆层的三元正极材料；
(3)将导电聚合物单体与氧化剂以及相应的酸按一定顺序和比例混合，室温下搅拌，洗涤，干燥，得到导电聚合物备用；按质量比称量导电聚合物和步骤(2)中合成的以快离子导体为第一包覆层的三元正极材料，混合均匀，采用机械融合法反应，合成以快离子导体为第一包覆层，导电聚合物为第二包覆层，即快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料。
作为进一步的优选：步骤(1)先将锂源充分研磨成1-50微米，再将三元材料的前驱体和锂源搅拌混合均匀；所述锂源为：氢氧化锂，碳酸锂，草酸锂中的一种或几种；
作为进一步的优选：三元材料的前驱体为：LiM(OH)n，M为Ni、Co、Mn、Al、Fe、Zn、V、Mg、Cr中的任意三种，0<n<8；高温煅烧时气氛为O2，Ar，N2，空气中的任意一种，升温速度为3-10℃/min，煅烧时保温温度为400-1200℃，保温时间为3-72h；优选煅烧时保温温度为750-800℃，保温时间为10-20h。
作为进一步的优选：步骤(2)所述氧化物为：V2O5，Al2O3，TiO2中的任意一种或几种，酸为偏钛酸，偏铝酸，钒酸中的任意一种或几种，氢氧化物是含锂的氢氧化物。
作为进一步的优选：步骤(2)高温煅烧时气氛为O2，Ar，N2，空气中的任意一种，升温速度为3-10℃/min，煅烧时保温温度为400-1200℃，保温时间为3-72h。优选煅烧时保温温度为700-900℃，保温时间为5-8h。
作为进一步的优选：步骤(3)中采用的机械融合法为球磨法。
作为进一步的优选：球磨机频率为1-50Hz，时间5-120min，优选球磨机频率为10-25Hz，时间5-20min，罐内装入的磨球体积占罐体积容积的10％-30％，物料装量以占罐体容积的5％～30％，磨球直径分别采用1cm和0.6cm，其数量比例为1:4～1:5。
本发明具有以下优势：
1、本发明综合了快离子导体和导电聚合物的优点，对三元正极材料进行综合改性，解决了前者因包覆不均匀带来的弊端，制备得到的正极材料具有良好的循环性能和倍率性能，以及比容量；为满足锂离子电池快充方向的需求提供良好的解决办法。
2、本发明方法与现有技术相比，操作步骤简单，原料易得，成本低，易于工业化，大大节省成本。
3、本发明方法与现有技术相比，有效避免了部分三元材料在制备过程中因易吸水而导致原材料结构被破坏，损害材料性能。
4、在制备三元材料的过程中，现有技术通常是将三元材料与锂源混合研磨，然后煅烧得到成品，本实验方法是先将锂源研磨至1-50微米，在将三元材料前驱与混合均匀，最后进行煅烧，这个过程与现有技术相比，减少三元材料在球磨过程中导致形貌破损，有效提高材料的利用率，改善材料性能。
附图说明
图1为实施例1，2制备出的正极材料的SEM图；
图2为实施例1，2制备出的正极材料的TEM图；
图3为实施例1，2和比较例1，2，3，4制备出的正极材料在0.1C下首次充放电曲线图；
图4为实施例1，2和比较例1，2，3，4制备出的正极材料在1C下循环性能图；
图5为实施例1，2和比较例1，2，3，4制备出的正极材料在不同倍率下的循环性能图。
具体实施方式
以下结合优选实施例进一步说明本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
一种快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，在实施例中快离子导体采用钒酸锂，导电聚合物采用导电聚苯胺，三元正极材料采用LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。
实施例1
将Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体与LiOH·H2O按1:1.07摩尔比混合后充分研磨，在氧气气氛下以5℃/min的速度升温，于750℃下高温煅烧15h，最终得到锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。然后按3wt.％的包覆量称量V2O5，将LiOH·H2O与V2O5按摩尔比为3:1的量混合研磨反应10min，使V2O5反应完全生成钒酸锂，然后加入LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料继续研磨30min，至生成的钒酸锂无明显团聚现象，使其反应充分、均匀附着于正极材料表面，将充分研磨的材料采用高温煅烧法在700℃下煅烧8h，获得快离子导体钒酸锂改性的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。同时，取2mL蒸馏过的苯胺单体和3g过硫酸铵(APS)分别溶于40mL1mol/L的盐酸溶液中，然后将过硫酸铵溶液逐滴加入苯胺溶液中，在室温下搅拌4h。离心洗涤，干燥8h，即可得到导电聚苯胺，备用。最后按1wt.％的包覆量称量导电聚苯胺和钒酸锂改性的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料，利用球磨机采用机械融合法充分研磨，球磨机频率为30Hz，时间10min，罐内装入的磨球体积占罐体积容积的10％，物料装量以占罐体容积的5％，磨球直径分别采用1cm和0.6cm，其数量比例为1:4。得到导电聚苯胺和钒酸锂双重修饰的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。
将最后获得的产物按活性物质：乙炔黑：PVDF＝8:1:1混合并研磨均匀后，加入适量的有机溶剂NMP，调成浆料，再均匀涂覆在0.02mm铝箔上，放入真空干燥箱于100℃下干燥8h，制成直径为14mm的正极片。
实施例2
先将LiOH·H2O球磨30min至1-20微米，再将Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体与LiOH·H2O按1:1.05摩尔比混合均匀，在氧气气氛下以5℃/min的升温速度，于780℃下高温煅烧15h，得到锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。然后按1wt.％的包覆量称量V2O5，将LiOH·H2O与V2O5按摩尔比为3:1的量混合研磨反应10min使V2O5反应完全生成钒酸锂，加入LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料继续研磨30min，使生成的钒酸锂与正极材料混合均匀，使其反应充分、均匀附着于正极材料表面，将充分研磨的材料采用高温煅烧法在700℃下煅烧8h，获得钒酸锂改性的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。同时，取2mL蒸馏过的苯胺单体和3g过硫酸铵(APS)分别溶于40mL 1mol/L的盐酸溶液中，然后将过硫酸铵溶液逐滴加入苯胺溶液中，在室温下搅拌7h。然后离心洗涤，干燥12h，即可得到导电聚苯胺，备用。最后按1wt.％的包覆量称量导电聚苯胺和钒酸锂改性的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料，利用球磨机采用机械融合法充分研磨，球磨机频率为20Hz，时间15min，罐内装入的磨球体积占罐体积容积的10％，物料装量以占罐体容积的5％，磨球直径分别采用1cm和0.6cm，其数量比例为1:4。得到钒酸锂和导电聚苯胺双重修饰的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。
将最后获得的产物按活性物质：乙炔黑：PVDF＝8:1:1混合并研磨均匀后，加入适量的有机溶剂NMP，调成浆料，再均匀涂覆在0.02mm铝箔上，放入真空干燥箱于100℃下干燥8h，制成直径为14mm的正极片。
比较例
比较例1
称量10gLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，0.3gV2O5，0.21gLiOH·H2O，LiOH·H2O与V2O5的摩尔比为3:1，然后将三者至于去离子水中，搅拌均匀，干燥。对上述干燥好的材料进行焙烧，焙烧方式为：以5℃/min升温至700℃，保温8h，冷却，获得钒酸锂改性的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。将上述钒酸锂改性的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料加入100mL1mol/L的盐酸溶液中，搅拌10min，过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1:1，称量0.1g苯胺溶于上述100mL1mol/L的盐酸溶液，然后将0.25g过硫酸铵也加入上述溶液中，搅拌8h后，停止搅拌，过滤，洗涤，干燥，得到在该方法下制备的钒酸锂和导电聚苯胺双重修饰的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。
比较例2
先将LiOH·H2O球磨30min至1-20微米，再将Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体与LiOH·H2O按1:1.05摩尔比混合均匀，在氧气气氛下以5℃/min的速度升温至780℃，高温煅烧15h，得到锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。然后按1wt.％的包覆量称量V2O5，将LiOH·H2O与V2O5按摩尔比为3:1的量混合研磨反应10min，使V2O5反应完全生成钒酸锂，加入LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料继续研磨30min，使生成的钒酸锂与正极材料混合均匀，使其反应充分、均匀附着于正极材料表面，最后将充分研磨的材料用高温煅烧法在700℃下煅烧8h，获得钒酸锂改性的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。
比较例3
先将LiOH·H2O球磨30min至1-20微米，再将Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体与LiOH·H2O按1:1.05摩尔比混合均匀，在氧气气氛下以5℃/min的升温速度，在780℃下高温煅烧15h即可得到锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。取2mL蒸馏过的苯胺单体和3g过硫酸铵(APS)分别溶于40mL1mol/L的盐酸溶液中，然后将过硫酸铵溶液逐滴加入苯胺溶液中，在室温下搅拌7h。然后离心洗涤，干燥12h，即可得到导电聚苯胺，备用。按3wt.％的包覆量称量导电聚苯胺和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料，利用球磨机采用机械融合法充分研磨，球磨机频率为20Hz，时间15min，罐内装入的研磨介质体积占罐体积容积的10％，物料装量以占罐体容积的5％，磨球直径分别采用1cm和0.6cm，其比例为1:4。最终得到导电聚苯胺改性的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。
比较例4
先将LiOH·H2O球磨30min至1-20微米，再将Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体与LiOH·H2O按1:1.05摩尔比混合均匀，即可在氧气气氛下以5℃/min的升温速度，于780℃下高温煅烧15h，最终得到锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。同时，采用传统方法将Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2前驱体与LiOH·H2O按1:1.05摩尔比先混合再研磨均匀，其他条件同上，得到锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。后者无论是电化学性能还是形貌都远不及前者。主要是因为前者有效的防止了活性材料的破坏，所以此处只采用前者作为实验部分的比较例。
将比较例获得的产物分别按活性物质：乙炔黑：PVDF＝8:1:1混合并研磨均匀后，加入适量的有机溶剂NMP调成浆料，再均匀涂覆在0.02mm铝箔上，放入真空干燥箱于100℃下干燥8h，制成直径为14mm的正极片。
最后将上述实施例1、2以及比较例1、2、3、4所得的正极片为正极，负极为金属锂片，隔膜为微孔聚丙烯膜(Celgard 2300)，电解液为1mol/L LiPF6/EC+DMC+EMC(体积比为1:1:1)混合溶液。在氩气保护的手套箱内将正极壳、正极片、隔膜、锂片、镍网、负极壳组装成扣式电池。将组装好的电池在室温下静置12h，然后采用武汉蓝电测试***对电池的电化学性能进行测试。
测试结果表明：通过本发明方法获得的钒酸锂和导电聚苯胺双重修饰的锂离子电池LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料在0.1C下首次放电比容量高达218.8mAh/g，在1C下90次循环后，容量保持率达到93％以上，电化学性能明显优于其他比较例。同时，在高倍率下通过本发明方法合成的钒酸锂和导电聚苯胺双重修饰的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料具有最佳的倍率性能。
Claims (10)
1.一种快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：该材料是以三元正极材料LiMO2为核心，M为Ni、Co、Mn、Al、Fe、Zn、V、Mg、Cr中的任意三种，快离子导体为第一包覆层，导电聚合物为第二包覆层，快离子导体为钒酸锂，偏铝酸锂，锆酸锂中的任意一种；所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法为：先将快离子导体与三元正极材料混匀后研磨，然后用高温固相法将快离子导体包覆在三元正极材料上，之后将导电聚合物与包覆了快离子导体的三元正极材料混匀机械融合，将导电聚合物包覆在快离子导体包覆的三元正极材料上，最终获得快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料。
2.根据权利要求1所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述的三元正极材料是LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiNi1/3Co1/3Fe1/3O2中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述的导电聚合物为聚吡咯，聚苯胺，聚吡啶，聚苯、聚苯撑乙烯、聚噻吩中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：快离子导体包覆层的厚度为5～3000nm，导电聚合物包覆层厚度为1-2000nm，包覆后的材料的粒径大小为1-50微米，快离子导体、导电聚合物以及三元正极材料三者之间的质量比为(1～20):(1～10):100。
5.根据权利要求4所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：
(1)三元正极材料的合成方法为：先将锂源充分研磨，再将三元材料的前驱体和锂源按质量比搅拌混合均匀，然后再对混合均匀的材料进行高温煅烧；
(2)将氧化物或者酸，与氢氧化物按化学计量比混合均匀，研磨，直至完全生成快离子导体，按比例加入步骤(1)中所制备的三元正极材料，混合研磨均匀，至包覆物均匀包覆，高温煅烧，得到以快离子导体为第一包覆层的三元正极材料；
(3)将导电聚合物单体与氧化剂以及相应的酸按一定顺序和比例混合，室温下搅拌，洗涤，干燥，得到导电聚合物备用；按质量比称量导电聚合物和步骤(2)中合成的以快离子导体为第一包覆层的三元正极材料，混合均匀，采用机械融合法反应，合成以快离子导体为第一包覆层，导电聚合物为第二包覆层，即快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料。
6.根据权利要求5所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)先将锂源充分研磨成1-50微米，再将三元材料的前驱体和锂源搅拌混合均匀；所述锂源为：氢氧化锂，碳酸锂，草酸锂中的一种或几种；
三元材料的前驱体为：LiM(OH)n，M为Ni、Co、Mn、Al、Fe、Zn、V、Mg、Cr中的任意三种，0<n<8；高温煅烧时气氛为O2，Ar，N2，空气中的任意一种，升温速度为3-10℃/min，煅烧时保温温度为400-1200℃，保温时间为3-72h。
7.根据权利要求5所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述氧化物为：V2O5，Al2O3,TiO2中的任意一种或几种，酸为偏钛酸，偏铝酸，钒酸中的任意一种或几种，氢氧化物是含锂的氢氧化物。
8.根据权利要求5所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)高温煅烧时气氛为O2，Ar，N2，空气中的任意一种，升温速度为3-10℃/min，煅烧时保温温度为400-1200℃，保温时间为3-72h。
9.根据权利要求5所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中采用的机械融合法为球磨法。
10.根据权利要求9所述的快离子导体和导电聚合物双重修饰的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于：球磨机频率为1-50Hz，时间5-120min，罐内装入的磨球体积占罐体积容积的10％-30％，物料装量以占罐体容积的5％～30％，磨球直径分别采用1cm和0.6cm，其数量比例为1:4～1:5。
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