1. مبدأ العملية الأساسية
في تحضير أقطاب البطارية ، يمكن تقسيم عملية رش الذرع بالموجات فوق الصوتية إلى 4 خطوات رئيسية:
1.1 تحضير ملاط القطب: اخلطي المواد النشطة (مثل جزيئات LifePo₄) ، المجلدات (مثل PVDF) ، العوامل الموصلة (مثل الكربون الأسود) مع المذيبات (مثل NMP) لصنع ملاط موحد (عادة ما يكون المحتوى الصلب 40 ٪ - 70 ٪) مثل "المواد الخام".
1.2 تسليم الملاط والذرات: يتم تسليم الملاط إلى رأس الانحدار بالموجات فوق الصوتية من خلال مضخة ضخ دقيقة. يهتز الهزاز الكهروضوئي لرأس الذرات بعنف تحت الإثارة لإشارة كهربائية عالية التردد (عادة 20 كيلو هرتز - 100 كيلو هرتز) ، مما يكسر الملاط إلى قطرات صغيرة بقطر 1 - 30 ميكرون (يمكن ضبط حجم القطرات بالتردد: ارتفاع التردد ، كلما كانت القطرات).
1.3 توصيل الاتجاه للقطرات: يتم قيادة قطرات الطين الذرية بواسطة غاز حامل (مثل الهواء الجاف ، النيتروجين) لتشكيل شعاع رذاذ مستقر ، يتم رشه بدقة على سطح جامع التيار المتحرك (عادة ما يتم نقل المجمع الحالي بشكل مستمر بواسطة حزام ناقل).
1.4 تشكيل الطلاء والتجفيف: تنتشر القطرات بسرعة وتندمج على سطح المجمع الحالي لتشكيل طلاء مستمر ، ثم أدخل قناة التجفيف (لإزالة المذيب) ، وتشكيل طلاء قطب كهربائي بسمك معين (عادة 5 - 200 ميكرون).
2. المزايا الأساسية مقارنة بتكنولوجيا طلاء القطب التقليدي
في تصنيع قطب البطارية ، تواجه التقنيات التقليدية (مثل طلاء الشفرة وطلاء الشق) مشاكل مثل ضعف توحيد الطلاء ، ونفايات المواد العالية ، وقدرة ضعيفة على التكيف مع الملاط العالي للمحتوى الصلب. مزايا رش الذرات بالموجات فوق الصوتية بارزة بشكل خاص:
غرض | رذاذ الموجات فوق الصوتية | طبقة دكتور / طبقة من الفتحات التقليدية |
توحيد الطلاء | القطرات جيدة ومركزة ، يمكن التحكم في انحراف سمك الطلاء في غضون ± 1 ٪ ، ولا توجد عيوب مثل "سماكة الحافة" و "الثغرات" | عرضة لتقلب لزوجة الملاط ، يكون انحراف السمك عادة ± 5 ٪ - 10 ٪ ، ويتم تجميع المواد بسهولة على الحافة |
استخدام المواد | تكون القطرات اتجاهية للغاية ، وخالية تقريبًا من الانجراف ، ويصل معدل الاستخدام إلى 85 ٪ - 95 ٪ (تكلفة المواد النشطة مرتفعة ، لذلك هذه الميزة كبيرة) | من السهل البقاء الملاط والانخفاض ، ومعدل الاستخدام هو 50 ٪ فقط - 70 ٪ |
تحكم سمك الطلاء | يمكن تحقيق الطلاءات الرقيقة (لأسفل إلى 1 ميكرون) بسماكة قابلة للتعديل بشكل مستمر ، مناسبة لبطاريات الكثافة العالية (الطلاءات الرقيقة تقصر مسارات نشر الأيونات) | من الصعب تحضير الطلاءات الرقيقة <10 ميكرون ، ونطاق ضبط السمك ضيق |
قابلية التكيف الملاط | يمكن التعامل مع المحتوى الصلب العالي (> 60 ٪) ، اللزوجة العالية (> 1000CP) ، تقليل استخدام المذيبات (أكثر ملاءمة للبيئة) | سوء القدرة على التكيف مع محتوى صلب عالي/ملاط اللزوجة العالية ، من السهل تسد منفذ الطلاء |
الأضرار التي لحقت جامع الحالي | لا يوجد جهة اتصال ميكانيكية (رأس Atomizer لا يتصل بالمجمع الحالي) ، وهو مناسب لهواة جمع التيار رفيع للغاية (مثل رقائق النحاس أقل من 6μm) | الكاشطة على اتصال مباشر مع المجمع الحالي ، والذي يمكن أن يخدش بسهولة جامع تيار رفيع. |
لقد انتقل تطبيق رش الانحلال بالموجات فوق الصوتية في مجال البطاريات من المختبر إلى الإنتاج الحجم -
3.1 الليثيوم - طلاء قطب البطارية الأيوني
القطب الإيجابي: المواد الثلاثية الطلاء (NCM) ، فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) ، وما إلى ذلك على سطح رقائق الألومنيوم ، وخاصة مناسبة لثلاثي النيكل (مثل NCM811) - هذا النوع من المواد له متطلبات عالية للغاية لتوحيد الطلاء ، وإلا فمن السهل التسبب في هارب حراري بسبب التفاعلات المحلية غير المتكافئة.
القطب السلبي: طلاء الجرافيت والسيليكون - يستند إلى مواد على سطح رقائق النحاس (السيليكون - الأقطاب السلبية القائمة على السهل توسيعها ، ويمكن أن يقلل الطلاء الموحد أثناء الدورة الدموية).
المزايا: تحسين اتساق كثافة سطح القطب (انحراف كثافة السطح <1 ٪) ، وتقليل "ظاهرة الاستقطاب" أثناء شحن البطارية وتفريغها ، وتمديد عمر الدورة (يمكن زيادة 20 ٪ - 30 ٪).
3.2 طلاء طبقة محفز خلايا الوقود
يجب أن يكون المكون الأساسي لخلايا الوقود (مثل خلايا وقود الهيدروجين) ، "قطب الغشاء (MEA)" ، مغلفًا مع المحفزات البلاتينية - على سطح أغشية تبادل البروتون (باهظة الثمن للغاية). يمكن أن يؤدي رش الذرات بالموجات فوق الصوتية إلى ذرة ملاط المحفز (تشتت جسيمات البلاتين) إلى 5 - 10 قطرات ميكرون ، وتشكيل طبقة محفز بسمك موحد (± 0.5 ميكرون) ، ويزداد معدل استخدام البلاتين إلى أكثر من 60 ٪ (الطريقة التقليدية فقط 30 ٪ فقط - 40 ٪) ، مما يقلل من التكلفة بشكل كبير.
3.3 صلب - طبقة البطارية المنحل بالكهرباء
يحتاج المنحل بالكهرباء من بطاريات الحالة الصلبة (مثل الكبريتيد والأكسيد الصلب) إلى تشكيل طبقة رقيقة مستمرة (1 - 5 ميكرون) على سطح القطب. يمكن أن يتجنب رش الانحلال بالموجات فوق الصوتية "تلف الضغط" للطلاء التقليدي ، وتأكد من أن طبقة المنحل بالكهرباء خالية ، وتحسين كفاءة التوصيل الأيوني.