في سلسلة إنتاج أجهزة تخزين الطاقة الجديدة مثل الليثيوم - الأيونات والصوديوم - البطاريات الأيونية ، يعد إعداد ملاط البطارية خطوة أساسية في تحديد أداء المنتج النهائي. يتكون ملاط البطارية من مزيج من المواد النشطة ، والعوامل الموصلة ، والمجلدات ، والمذيبات بنسب محددة. ترتبط تشتتها موحدة ورغوة - الخصائص الحرة مباشرة بجودة طلاء القطب. يمكن أن يؤدي وجود الفقاعات في الملاط إلى عيوب مثل فتحات الدبوس وفجوات الطلاء في صفائح الإلكترود ، مما يقلل من كثافة القطب ، مما يؤثر على شحن البطارية وفعالية التفريغ وعمر الدورة ، وحتى وضع مخاطر السلامة. إن طرق defoaming التقليدية ، مثل defoaming الفراغ وإضافة العوامل الكيميائية ، إما غير فعالة وطاقة - مكثفة ، أو قد تقدم شوائب تؤثر على أداء البطارية. على هذه الخلفية ، أصبحت التكنولوجيا بالموجات فوق الصوتية ، وكفاءتها العالية ، والود البيئي ، والتلوث الثانوي الصفري ، حلاً مبتكرًا لتصوير بطارية.
الثاني. المبدأ الأساسي لملاط البطارية بالموجات فوق الصوتية
تعمل تقنية Defoaming بالموجات فوق الصوتية على الاستفادة من التأثيرات المزدوجة لنقل التجويف ونقل الاهتزاز للتخلص من الفقاعات في ملاط البطارية بكفاءة. يمكن تقسيم مبادئها الأساسية إلى ثلاث عمليات رئيسية:
1. تأثير التجويف: "Micro - Emplosion" تدمير الفقاعات
عندما يتم تطبيق الموجات بالموجات فوق الصوتية (عادة مع تواتر 20 كيلو هرتز - 1MHz) على نظام ملاط البطارية ، فإنها تنتج تقلبات ضغط دورية داخل الملاط - التخلل بين مراحل الضغط والضغط. خلال مرحلة الندرة ، ينخفض الضغط في الملاط بشكل حاد ، مما يشكل عددًا كبيرًا من تجاويف الفراغ الصغيرة (فقاعات التجويف). تمتص فقاعات التجويف هذه بسرعة الفقاعات المحيطة (بما في ذلك micron - وحتى الفقاعات النانومتر - الحجم) ، مما يتسبب في زيادة حجمها بشكل مستمر. بعد ذلك ، خلال مرحلة الضغط ، يرتفع الضغط في الملاط بسرعة. تحت الضغط ، تتقلص فقاعات التجويف بسرعة وتنهار ، مما يولد ضغطًا عاليًا عابرًا محليًا (يصل إلى آلاف الأجواء) ودرجة حرارة عالية (تصل إلى آلاف الدرجات المئوية) ، مصحوبة بأمواج صدمة مكثفة وطائرات صغيرة - هذا "Micro - Explosion" - مثل عملية التمزق يكسر مباشرة الفقاعات الممتصة إلى نوى فقاعة صغيرة للغاية. هذه النوى ، كونها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن الحفاظ على الاستقرار ، تندمج بسرعة مع الملاط المحيط أو الهروب من النظام ، مما يحقق تأثيرًا محترمًا.
2. انتقال الاهتزاز: هجرة الفقاعة الموجه والهروب
عندما تنتشر الموجات فوق الصوتية عبر الملاط ، فإنه يحفز أيضًا اهتزازات التردد عالية في الجزيئات والجزيئات داخل الملاط (يتطابق تردد الاهتزاز مع تردد الموجات فوق الصوتية). هذا الاهتزاز يعطل التوازن المستقر للفقاعات داخل الملاط. الفقاعات المرفقة سابقًا على سطح جزيئات المادة النشطة أو "ملزمة" بواسطة لزوجة الملاط تكتسب طاقة حركية تحت عمل الاهتزاز ، وتحرر من نقاط التعلق الخاصة بهم والترحيل نحو سطح الملاط. علاوة على ذلك ، فإن الاهتزاز يقلل من اللزوجة المحلية للطيور ، مما يقلل من مقاومة هجرة الفقاعة وتسريع تجميع الفقاعة والهروب. هذا الاهتزاز - تأثير الترحيل المدعوم مهم بشكل خاص بالنسبة لبطاريات البطارية عالية اللزوجة (مثل ليثيوم - أيون بطارية الكاثود الكاثود ، والتي عادة ما تكون لزوجة 1000 - 5000MPa ・ S). يمكن أن يحل بشكل فعال مشكلة الهروب من الفقاعة من غليان اللزوجة العالية أثناء التفريغ التقليدي.
3. التشتت الثانوي: منع تجديد الفقاعة
على عكس Defoamers الكيميائي ، فإن التكنولوجيا بالموجات فوق الصوتية لا تدل فقط ولكن أيضًا تشتت الجزيئات في الملاط. تفكك تأثير الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية وتأثير التجويف أي مواد نشطة وتجمع العامل الموصل في الملاط ، مما يخلق تشتتًا أكثر اتساقًا. هذا التشتت يقلل من "الفراغات" التي شكلتها تكتل الجسيمات. يمكن لهذه الفراغات أن ترتدي الهواء وتشكل فقاعات جديدة بسهولة. يملأ التشتت الموحد للجزيئات هذه الفراغات ، مما يقلل من احتمال توليد الفقاعة الثانوية في المصدر. وهذا يحقق الآثار المزدوجة لـ "Defoaming + Dispersion" ، مما يؤدي إلى تحسين جودة الملاط.
ثالثا. المزايا الأساسية لتكنولوجيا التفاهات بالموجات فوق الصوتية
بالمقارنة مع أساليب التخلص التقليدية ، تعرض التكنولوجيا بالموجات فوق الصوتية مزايا تقنية مهمة في تدوين الملاط للبطاريات ، والتي يمكن تلخيصها في النقاط الأربع التالية:
1.
يتمتع Defoaming بالموجات فوق الصوتية بمدة قصيرة (عادةً ما يستغرق العلاج الواحد بضع دقائق فقط إلى أكثر من عشر دقائق ، وأقل بكثير من عشرات الدقائق المطلوبة للتفريغ) ويمكنه القضاء على الفقاعات الصغيرة (بما في ذلك الفقاعات النانو - الحجم) التي يصعب إزالتها بالطرق التقليدية. سواء كان ذلك منخفضًا - الملاط الأنود اللزوجة (مثل ملاط الجرافيت للليثيوم - البطاريات الأيونية) ، أو الملاط الكاثود المرتفع - اللزوجة ، أو الملاط الذي يحتوي على مواد نشطة متخصصة مثل الكربون الصلب والأبيض البروسي للبطاريات الصوديوم - الأيونات ، توفر التكنولوجيا بالموجات فوق الصوتية. تتراوح الملاطات المطبقة من 100 إلى 10،000 ميجا باسكال ، والتي تغطي أنظمة الملاط لبطاريات تخزين الطاقة الرئيسية الحالية. 2. الأخضر والتلوث - حرة ، ضمان أداء البطارية
Defoaming بالموجات فوق الصوتية هي طريقة تقريبية فيزيائية لا تتطلب أي عوامل defoaming كيميائية ، وتجنب بشكل أساسي التأثير السلبي لبقايا عامل التزحلق على أداء البطارية. قد تتفاعل المكونات العضوية في العلامات الكيميائية التقليدية مع المواد النشطة للإلكترود أو تتحلل أثناء ركوب البطارية ، وإنتاج الغازات وتؤدي إلى تدهور السعة. من ناحية أخرى ، فإن التكنولوجيا بالموجات فوق الصوتية لا تكسر الفقاعات جسديًا إلا دون تغيير التركيب الكيميائي للملح ، وبالتالي زيادة أداء البطارية الكهروكيميائية إلى الحد الأقصى. علاوة على ذلك ، لا تنتج هذه التكنولوجيا أي مياه الصرف الصحي أو غاز العادم ، والتي تتماشى مع فلسفة تطوير "التصنيع الأخضر" في صناعة الطاقة الجديدة.
3. توافق العملية القوية وسهولة التكامل في خطوط الإنتاج
معدات Defoaming بالموجات فوق الصوتية مضغوطة نسبيًا ويمكن دمجها بمرونة في خطوط إنتاج تحضير الملاط الحالي. يمكن استخدامه كوحدة defoaming مستقلة ، مثبتة بين خزان خلط الملاط وجهاز الطلاء. يمكن أيضًا دمجها مع جهاز خلط لتشكيل نظام متكامل "خلط + defoaming بالموجات فوق الصوتية" ، مما يتيح تحضير الملاط المتزامن وتزويدها. علاوة على ذلك ، يمكن تعديل معلمات المعدات بالموجات فوق الصوتية (مثل التردد ، والطاقة ، ووقت المعالجة) بدقة من خلال نظام تحكم آلي ، مما يسمح بتحسين عملية التخلص من عمليات التخلص من الصياغة وخصائصها من الملاذات المختلفة (مثل نوع المكون النشط ، ومحتوى اللزوجة ، ومحتوى المواد الصلبة) ، والتعديل مع متطلبات المرونة في الإنتاج.
4. انخفاض تكاليف الإنتاج وتحسين استقرار الإنتاج
من حيث تكاليف التشغيل الطويلة ، يستهلك defoaming بالموجات فوق الصوتية طاقة أقل من defoaming الفراغ (الذي يتطلب مستوى فراغ مرتفع مستمر ويستهلك الكثير من الطاقة) ، ويزيل تكاليف الشراء وإضافة تكاليف Defboamers. فيما يتعلق باستقرار الإنتاج ، يوفر Defoaming بالموجات فوق الصوتية تأثيرًا مستقرًا مستقرًا ، وأقل تأثراً بتغيرات دفع الملاط والتغيرات في درجة الحرارة والرطوبة المحيطة. هذا يقلل من معدل خردة الإلكترود الناجم عن defoaming غير المكتمل ، مما يحسن من محصول واستقرار خط الإنتاج. توضح بيانات التطبيق من بعض الشركات المصنعة للبطاريات أن استخدام تقنية Defoaming بالموجات فوق الصوتية قد قلل من معدلات عيب ثقب القطب بنسبة 30 ٪ - 50 ٪ ، وزيادة عمر دورة البطارية (1C شحن وتفريغ) بنسبة 10 ٪ - 15 ٪ ، وخفض تكاليف الإنتاج الإجمالية بنسبة 8 ٪ - 12 ٪.