В производствената верига на нови устройства за съхранение на енергия като литий - йонни и натриеви - йонни батерии, приготвянето на суспензия на батерията е ключова стъпка за определяне на работата на крайния продукт. Брушката на батерията се състои от смес от активни материали, проводими агенти, свързващи вещества и разтворители в специфични пропорции. Еднообразната му дисперсия и пяна - Свободните свойства са пряко свързани с качеството на електродното покритие. Наличието на мехурчета в суспензията може да доведе до дефекти като отвори и пролуки за покритие в листовете на електрода, намаляване на плътността на електрода, като влияе върху заряда на батерията и ефективността на изпускането и живота на цикъла и дори представлява рисковете за безопасността. Традиционните методи за деформация, като дефоумиране на вакуум и добавяне на химически дефоамери, са или неефективни и енергийни - интензивни, или могат да въведат примеси, които влияят на производителността на батерията. На този фон, ултразвуковата технология, с високата си ефективност, дружелюбността на околната среда и нулевото вторично замърсяване, се превърна в иновативно решение за деформация на суспензията на батерията.
II. Основният принцип на ултразвуковата деформация на суспензията на батерията
Ултразвуковата технология за дефорамиране използва двойните ефекти от кавитацията и предаването на вибрации, за да елиминира ефективно мехурчетата в суспензията на батерията. Основните му принципи могат да бъдат разделени на три ключови процеса:
1. Ефект на кавитация: "Микро - Експлозия" Унищожаване на балончета
Когато ултразвуковите вълни (обикновено с честота 20kHz - 1MHz) се прилагат към система за суспензия на батерията, те произвеждат периодични колебания на налягане в суспензията - алтернативно между фазите на компресия и разрешаване. По време на фазата на разрешаване налягането в суспензията рязко пада, образувайки голям брой малки вакуумни кухини (кавитационни мехурчета). Тези кавитационни мехурчета бързо абсорбират околните мехурчета (включително Micron - и дори нанометър - мехурчета), което води до непрекъснато увеличаване на обема им. Впоследствие по време на фазата на компресия налягането в суспензията бързо се повишава. Под налягането кавитационните мехурчета бързо се свиват и имплодират, генерирайки локализирано преходно високо налягане (до хиляди атмосфери) и висока температура (до хиляди градуси по Целзий), придружени от интензивни ударни вълни и микро - Jets. Този "микро - експлозия" Тези ядра, които са твърде малки, за да поддържат стабилност, бързо се сливат със заобикалящата си суспензия или бягството от системата, постигайки ефект на деформация.
2. Предаване на вибрации: Насочена миграция на балон и бягство
Когато ултразвукът се разпространява през суспензията, той също предизвиква високи - честотни вибрации в молекулите и частиците в суспензията (честотата на вибрацията съвпада с ултразвуковата честота). Тази вибрация нарушава стабилното равновесие на мехурчетата в суспензията. Мехурчета, преди това прикрепени към повърхността на активните частици на материала или „обвързани“ от вискозитета на суспензията, придобиват кинетична енергия под действието на вибрацията, като се освобождават от техните точки на закрепване и мигрират към повърхността на суспензията. Освен това вибрацията намалява локалния вискозитет на суспензията, намалявайки устойчивостта на миграцията на мехурчета и ускорява агрегацията на мехурчетата и бягството. Тази вибрация - Ефектът на миграция е особено важен за високо - вискозитета на батерията (като литий - йонна батерия катодни суспензии, които обикновено имат вискозитет от 1000 - 5000mpa ・). Той може ефективно да реши проблема с бягството на балончета от високо - вискозитет по време на традиционното вакуумно деформация.
3. Вторична дисперсия: Предотвратяване на регенерация на балончета
За разлика от химическите дефоари, ултразвуковата технология не само дефорадира, но и вторичната диспергира частиците в суспензията. Ефектът на ултразвуковата вибрация и кавитация разрушава всеки активен материал и проводящ агент агрегати в суспензията, създавайки по -равномерна дисперсия. Тази дисперсия намалява „празнините“, образувани от агломерация на частици. Тези празнини могат лесно да улавят въздуха и да образуват нови мехурчета. Еднообразната дисперсия на частиците запълва тези празнини, намалявайки вероятността от вторично генериране на мехурчета при източника. Това постига двойните ефекти от „дефектиране + дисперсия“, което допълнително подобрява качеството на суспензията.
Iii. Основни предимства на ултразвуковата технология за деформация
В сравнение с традиционните методи на дефоуминг, ултразвуковата технология проявява значителни технически предимства в деформацията на суспензията на батерията, която може да бъде обобщена в следващите четири точки:
1. Висока ефективност на деформация и широк обхват на приложението
Ултразвуковото деформация има кратка продължителност (обикновено едно лечение отнема само няколко минути до над десет минути, значително по -малко от десетките минути, необходими за вакуумно деформация) и могат да премахнат малки мехурчета (включително нано - Независимо дали става въпрос за нисък - вискозитет анодна каша (като графитна каша за литий - йонни батерии), висок - вискозитет катодна суспензия или сулуии, съдържащи специализирани активни материали като твърд въглерод и пруски бял за натриев - йонни батерии, ултразвуковата технология осигурява ефективно деформация. Приложимите субсиди варират от 100 до 10 000 MPa · s, покриващи системите на суспензията на текущите основни батерии за съхранение на енергия. 2. Зелено и замърсяване - Безплатно, осигурявайки производителността на батерията
Ултразвуковото деформация е физически метод на деформация, който не изисква химически обезмаслени средства, като по принцип се избягва отрицателното въздействие на остатъците от дефорамиращ агент върху производителността на батерията. Органичните компоненти в традиционните химически дефоамери могат да реагират с активни материали на електрода или да се разлагат по време на колоездене на батерията, произвеждайки газове и да доведе до разграждане на капацитета. Ултразвукова технология, от друга страна, само физически разбива мехурчетата, без да променя химичния състав на суспензията, като по този начин максимално увеличава електрохимичните и безопасните характеристики на батерията. Освен това, тази технология не произвежда отпадъчни води или газ от отработените газове, привеждане в съответствие с философията за развитие на „зелено производство“ на новата енергийна индустрия.
3. Силна съвместимост на процесите и лесна интеграция в производствени линии
Ултразвуковото оборудване за дефорамиране е сравнително компактно и може да бъде гъвкаво интегрирано в съществуващите производствени линии за подготовка на суспензия на батерията. Може да се използва като самостоятелен дефорамиращ блок, инсталиран между резервоара за смесване на суспензията и машината за покритие. Той може да се комбинира и с смесително устройство, за да образува интегрирана система „смесване + ултразвуково дефоамиране“, което позволява едновременна подготовка на суспензия и деформация. Освен това, параметрите на ултразвуковото оборудване (като честота, мощност и време за обработка) могат да бъдат прецизно коригирани чрез автоматизирана система за управление, което позволява процесът на деформация да бъде оптимизиран въз основа на формулирането и характеристиките на различните мачове (като активен тип съставка, вискозитет и съдържание на твърди вещества), адаптиране към изискванията за гъвкавост на производствената линия.
4. Намалени производствени разходи и подобрена стабилност на производството
По отношение на дългите - срочни експлоатационни разходи, ултразвуковото дефорамиране консумира по -малко енергия от вакуумното деактивиране (което изисква непрекъснато високо ниво на вакуум и консумира много енергия) и елиминира разходите за закупуване и добавяне на химически дефомари. По отношение на стабилността на производството, Ultrasonic Defoaming предлага стабилен ефект на деформация, по -малко повлиян от вариациите на партидата на суспензията и промените в температурата и влажността на околната среда. Това намалява скоростта на скрап на електрода, причинена от непълното деформация, подобрявайки добива и стабилността на производствената линия. Данните от приложението от някои производители на батерии показват, че използването на ултразвукова технология за дефорамиране е намалило скоростта на дефект на електрода с 30%- 50%, увеличен живот на цикъла на батерията (1С зареждане и разряд) с 10%- 15%и намалява общите производствени разходи с 8%- 12%.