1. Kernprosesbeginsel
By die voorbereiding van batteryelektrodes kan die proses van ultrasoniese atomisasiebespuiting in 4 sleutelstappe verdeel word:
1.1 Voorbereiding van elektrode -suspensie: Meng aktiewe materiale (soos Lifepo₄ -deeltjies), bindmiddels (soos PVDF), geleidende middels (soos koolstof swart) met oplosmiddels (soos NMP) om 'n eenvormige suspensie te maak (soliede inhoud is gewoonlik 40%- 70%) as spuit "grondstowwe".
1.2 Slurryaflewering en -stamisering: Die mis word deur 'n presisie -infusiepomp aan die ultrasoniese atomisasiekop gelewer. Die piëzo -elektriese vibrator van die atomisasiekop vibreer gewelddadig onder die opwinding van 'n hoë - frekwensie elektriese sein (gewoonlik 20kHz - 100kHz), wat die suspensie in klein druppels met 'n deursnee van 1 - 30 mikron breek (die druppelgrootte kan aangepas word deur frekwensie: die frekwensie, die fyner die druppels).
1.3 Rigtingaflewering van druppels: Die verstuikte suspensie -druppels word aangedryf deur 'n draergas (soos droë lug, stikstof) om 'n stabiele spuitbalk te vorm, wat akkuraat op die bewegende stroomversamelaaroppervlak gespuit word (die huidige versamelaar word gewoonlik voortdurend deur 'n vervoerband vervoer).
1.4 Bedekingsvorming en -droging: Die druppels versprei en versmelt vinnig op die oppervlak van die huidige versamelaar om 'n deurlopende deklaag te vorm, en voer dan die drogingskanaal in (om die oplosmiddel te verwyder), en vorm uiteindelik 'n elektrode -deklaag met 'n sekere dikte (gewoonlik 5 - 200 mikron).
2. Kernvoordele in vergelyking met tradisionele elektrodebedekkingstegnologie
In die vervaardiging van battery -elektrode het tradisionele tegnologieë (soos lembedekking en spleetbedekking) probleme soos 'n swak deklaag, hoë materiaalafval en 'n swak aanpasbaarheid by 'n hoë viskositeit/hoë vaste inhoud. Die voordele van ultrasoniese atomisasiebespuiting is veral prominent:
Item | Ultrasoniese bespuiting | Konvensionele dokterblad / gleufbedekking |
Deklaag eenvormigheid | Die druppels is fyn en gekonsentreerd, die afwyking van die deklaagdikte kan binne ± 1%beheer word, en daar is geen defekte soos "randverdikking" en "penholes" | Vatbaar vir die fluktuasie van suspensieviskositeit, dikte -afwyking is gewoonlik ± 5%- 10%, en materiaal word maklik op die rand opgehoop |
Wesenlike gebruik | Die druppels is baie rigtinggewend, byna vry van drywing, en die gebruikskoers bereik 85% - 95% (die koste van aktiewe materiale is hoog, dus is hierdie voordeel beduidend) | Die mis is maklik om te bly en drup, en die gebruikskoers is slegs 50%- 70% |
Bedekke dikte beheer | Ultra - Dun bedekkings (tot 1 mikron) kan bereik word met 'n deurlopende verstelbare dikte, geskik vir batterye met 'n hoë energiedigtheid (dun bedekkings verkort ioondiffusiepaaie) | Dit is moeilik om ultra - dun bedekkings <10 mikron voor te berei, en die dikte -verstellingsbereik is smal |
Slurry aanpasbaarheid | Kan 'n hoë vaste inhoud (> 60%), hoë viskositeit (> 1000 cp) slurries hanteer, die gebruik van oplosmiddels verminder (meer omgewingsvriendelik) | Swak aanpasbaarheid vir 'n hoë vaste inhoud/hoë viskositeit -mis, maklik om die deklaag te verstop |
Skade aan die huidige versamelaar | Geen meganiese kontak nie (die verstuiverkop kontak nie met die huidige versamelaar nie), geskik vir buitengewone dun stroomversamelaars (soos koperfoelie onder 6μm) | Die skraper is in direkte kontak met die huidige versamelaar, wat die dun stroomversamelaar maklik kan krap. |
Die toepassing van ultrasoniese atomisasiebespuiting in die veld van batterye het van die laboratorium na groot - skaalproduksie beweeg, en die kernscenario's sluit in:
3.1 litium - ioonbattery -elektrode -deklaag
Positiewe elektrode: dekterende materiale (NCM), litium ysterfosfaat (LFP), ens. Op die oppervlak van aluminiumfoelie, veral geskik vir hoë - nikkelternêr (soos NCM811) - Hierdie tipe materiaal het buitengewone hoë vereistes vir eenvormigheid van die deklaag, anders is dit maklik om termiese weghol te veroorsaak as gevolg van ongelyke plaaslike reaksies.
Negatiewe elektrode: deklaaggrafiet en silikon - gebaseerde materiale op die oppervlak van koperfoelie (silikon - gebaseerde negatiewe elektrodes is maklik om uit te brei, en eenvormige deklaag kan die skeuring tydens die sirkulasie verminder).
Voordele: verbeter die konsekwentheid van elektrode -oppervlakdigtheid (afwyking van oppervlakdigtheid <1%), verminder die "polarisasieverskynsel" tydens die laai en ontlading van die battery en verleng die sikluslewe (kan met 20%- 30%verhoog word).
3.2 Brandstofselkatalisatorlaaglaag
Die kernkomponent van brandstofselle (soos waterstofbrandstofselle), "membraanelektrode (MEA)", moet met platinum - gebaseerde katalisators op die oppervlak van protonuitruilmembrane (buitengewoon duur) bedek word. Ultrasoniese atomisasiebespuiting kan die katalisator -mis (platinumdeeltjiesverspreiding) in 5 - 10 mikrondruppels atomiseer, wat 'n katalisatorlaag vorm met eenvormige dikte (± 0,5 mikron), en die platinumbenuttingstempo word verhoog tot meer as 60%(die tradisionele metode is slegs 30%- 40%), wat die koste baie verminder.
3.3 Vaste - Stel battery -elektrolietbedekking
Die elektroliet van soliede - toestandbatterye (soos sulfied en oksied soliede elektroliete) moet 'n deurlopende dun laag (1 - 5 mikron) op die elektrodeoppervlak vorm. Ultrasoniese atomisasiebespuiting kan die "drukskade" van die tradisionele deklaag vermy, sorg dat die elektrolietlaag kraak - vry is en die doeltreffendheid van die ioongeleiding verbeter.