1. Основен принцип на процеса
При подготовката на електродите на батерията процесът на пръскане на ултразвукова атомизация може да бъде разделен на 4 ключови стъпки:
1.1 Подготовка на суспензия на електрода: Смесете активни материали (като частици Lifepo₄), свързващи вещества (като PVDF), проводими агенти (като въглеродни черно) със разтворители (като NMP), за да се направи еднаква суспензия (съдържанието на твърдо вещество обикновено е 40%- 70%) като спрей "суровини".
1.2 Доставка и атомизация на суспензията: Слушанието се доставя до ултразвуковата глава на атомизацията чрез прецизна инфузионна помпа. Пиезоелектричният вибратор на главата на атомизацията вибрира насилствено под възбуждането на висок - честотен електрически сигнал (обикновено 20kHz - 100kHz), разбивайки кашата на малки капчици с диаметър 1 - 30 микрона (размерът на капчицата може да се регулира по честота: по -голяма честота, по -фината е капките).
1.3 Посочено доставяне на капчици: Атомизираните капчици от суспензия се задвижват от носещ газ (като сух въздух, азот), за да се образува стабилен спрей лъч, който се напръсква точно върху движещата се повърхност на колекционера (текущият колектор обикновено се транспортира непрекъснато чрез транспортна лента).
1.4 Формиране и изсушаване на покритието: Капчиците бързо се разпръскват и се сливат върху повърхността на текущия колектор, за да образуват непрекъснато покритие, и след това да влязат в канала за изсушаване (за да отстраните разтворителя), в крайна сметка образувайки електродно покритие с определена дебелина (обикновено 5 - 200 микрона).
2. Основни предимства в сравнение с традиционната технология за покритие на електродното покритие
При производството на електрода на батерията традиционните технологии (като покритие на остриета и покритие на процепа) имат проблеми като лошо покритие, равномерност на материалите и слаба приспособимост към висок вискозитет/високо съдържание на твърдо съдържание на суспензия. Предимствата на ултразвуковото пръскане на атомизация са особено изявени:
Артикул | Ултразвуков спрей | Конвенционално покритие за острие / слот |
Покриване на еднообразие | Капчиците са фини и концентрирани, отклонението на дебелината на покритието може да бъде контролирано в рамките на ± 1%, а няма дефекти като "удебеляване на ръба" и "щифтове" | Податливи на колебанието на вискозитета на суспензията, отклонението на дебелината обикновено е ± 5%- 10%, а материалът лесно се натрупва на ръба |
Използване на материали | Капчиците са силно насочени, почти без дрейф, а скоростта на използване достига 85% - 95% (цената на активните материали е висока, така че това предимство е значително) | Слушанието е лесна за оставане и капене, а степента на използване е само 50%- 70% |
Контрол на дебелината на покритието | Ultra - Тънките покрития (до 1 микрон) могат да бъдат постигнати с непрекъснато регулируема дебелина, подходящи за батерии с висока енергийна плътност (тънки покрития съкращават дифузионните пътища на йони)) | Трудно е да се приготвят ултра - тънки покрития <10 микрона, а диапазонът на регулиране на дебелината е тесен |
Адаптивност на суспензията | Може да се справи с високо съдържание на твърдо вещество (> 60%), висок вискозитет (> 1000cp) сулуира, да намали използването на разтворителя (по -екологично чист) | Лоша приспособимост към високо съдържание на твърдо съдържание/висок вискозитет, лесна за запушване на порта за покритие |
Увреждане на настоящия колектор | Няма механичен контакт (главата на атомизатора не се свързва с настоящия колектор), подходящ за изключително тънки колекционери на ток (като медно фолио под 6 μm) | Скреперът е в пряк контакт с настоящия колектор, който лесно може да надраска тънкия ток колектор. |
Прилагането на ултразвуково пръскане на атомизация в областта на батериите се е преместило от лабораторията в голямо - мащабно производство, а основните сценарии включват:
3.1 Литий - Иново покритие на батерията
Положителен електрод: Тревни материали за покритие (NCM), литиев железен фосфат (LFP) и др. На повърхността на алуминиевото фолио, особено подходящо за високо - никелов тройник (като NCM811) - Този тип материал има изключително високи изисквания за равномерност на покритието, в противен случай е лесно да се причини термично бягство поради неравномерни локални реакции.
Отрицателен електрод: Графит на покритие и силиций - Основи на повърхността на медното фолио (силиций - Отрицателните електроди са лесни за разширяване, а равномерното покритие може да намали разкъсване по време на циркулация).
Предимства: Подобрете консистенцията на плътността на повърхността на електрода (отклонение на повърхностната плътност <1%), намалете „поляризационния феномен“ по време на зареждане и зареждане на батерията и удължаване на живота на цикъла (може да се увеличи с 20%- 30%).
3.2 Покритие на слоя за катализатор на горивни клетки
Основният компонент на горивните клетки (като водородните горивни клетки), „мембранен електрод (MEA)“, трябва да бъде покрит с платина - базирани катализатори на повърхността на мембраните на протонния обмен (изключително скъпо). Ултразвуковото пръскане на атомизация може да атомизира кадрата на катализатора (дисперсия на платиновите частици) в 5 - 10 капчици с микрона, образувайки катализаторно слой с еднаква дебелина (± 0,5 микрона), а скоростта на използване на платина се увеличава до повече от 60%(традиционният метод е само 30%- 40%), което значително намалява разходите.
3.3 Твърдо - Състояние на електролитното покритие на батерията
Електролитът на твърди - състояния батерии (като сулфид и оксидни твърди електролити) трябва да образува непрекъснат тънък слой (1 - 5 микрона) на повърхността на електрода. Напръскането на ултразвуковата атомизация може да избегне „увреждането на налягането“ на традиционното покритие, да се увери, че електролитният слой е пукнатина - свободен и подобрява ефективността на йонната проводимост.