1. Načelo osnovnog procesa
U pripremi elektroda za baterije, proces ultrazvučnog raspršivanja atomizacije može se podijeliti u 4 ključna koraka:
1.1 Priprema elektrode: miješajte aktivne materijale (kao što su LifePo₄ čestice), veziva (poput PVDF), provodljivih sredstava (poput ugljičnog crna) sa otapalima (poput NMP-a) za pravljenje ujednačene kamence (čvrsti sadržaj je obično 40% - 70%) kao sprej "sirovine".
1.2 Dostava i atomizacija gnoja: Spajanje se isporučuje u ultrazvučnu glavu atomizacije kroz preciznu infuzijsku pumpu. Piezoelektrični vibrator glave atomizacije vibrira nasilno pod uzbunom visokofrekventnog električnog signala (obično 20kz - 100kHz), razbijajući sitne kapljice s promjerom 1 - 30 mikrona (veličine kapljice može se podesiti frekvencijom: Što je veća frekvencija, finiji kapljice).
1.3 Usporedna isporuka kapljica: Atomizirani kapljice gnoja pokreće ga je nosač plina (poput suvog zraka, azota) kako bi se formirao stabilni snop za raspršivanje, koji se precizno prska na pokretnoj površini kolektora (trenutni kolektor obično se kontinuirano prevozi transportom).
1.4 Formiranje i sušenje: Kapljice se brzo šire i osiguravaju na površini trenutnog sakupljanja da bi se formiralo kontinuirani premaz, a zatim ući u kanal za sušenje (za uklanjanje otapala), na kraju oblikovanje prevlake elektrode sa određenom debljinom (obično 5 - 200 mikrona).
2. Osnovne prednosti u odnosu na tradicionalnu tehnologiju prevlačenja elektrode
U proizvodnji elektrode baterije, tradicionalne tehnologije (poput prevlačenja noža i prevlaka od proreza) imaju problema kao što su loša jednolikost, visoki materijalni otpad i slaba prilagodljivost visokog viskoznosti / visoke silene. Prednosti ultrazvučnog raspršivanja atomizacije posebno su istaknute:
Predmet | Ultrazvučni sprej | Konvencionalni liječnik sečiva / prevlaka |
Oblaganje ujednačenosti | Kapljice su fini i koncentrirani, odstupanje debljine premaza može se kontrolirati u vrijednosti od ± 1%, a nema oštećenja poput "zadebljanja ruba" i "prsteni" i "prstenice" | Osjetljiv na fluktuaciju viskoznosti zvjerenja, odstupanje debljine obično je ± 5% - 10%, a materijal se lako nakupi na ivici |
Upotreba materijala | Kapljice su vrlo usmjerena, gotovo bez drift, a stopa iskorištavanja dostiže 85% - 95% (trošak aktivnih materijala je visok, tako da je ova prednost značajna) | Slaba je jednostavna i kapanja, a stopa iskorištavanja je samo 50% - 70% |
Kontrola debljine premaza | Ultra - tanke prevlake (do 1 mikrona) mogu se postići kontinuirano podesivom debljinom, pogodnim za velike baterije gustoće energije (tanki premazi skraćuju ionske difuzijske staze) | Teško je pripremiti ultra - tanke premaze <10 mikrona, a raspon podešavanja debljine je uski |
Prilagodljivost gnoja | Može se nositi s visokim čvrstim sadržajem (> 60%), visoko viskoznosti (> 1000CP), smanjuju upotrebu otapala (ekološki prihvatljivi) | Loša prilagodljivost do visokoj čvrstom sa sadržaju / visoko viskoznosti, lako se začela za priključak za oblaganje |
Oštećenja na trenutnom sakupljaču | Nema mehaničkog kontakta (glava atomizatora ne kontaktira trenutni sakupljač), pogodan za izuzetno tanke strujne kolektore (poput bakrene folije ispod 6 μm) | Strugač je u direktnom kontaktu sa trenutnim sakupljačem, koji može lako ogrebati tanki kolektor struje. |
Primjena ultrazvučnog raspršivanja atomizacije u polju baterija premještala se iz laboratorije u velikoj proizvodnji razmjera, a osnovni scenariji uključuju:
3.1 Litijum - Ion prevlake elektrode baterije
Pozitivna elektroda: premazivanje ternarijskih materijala (NCM), litijum-gvožđe fosfat (LFP), itd. Na površini aluminijske folije, posebno pogodne za visoku - niknu (kao što je NCM811) - Ova vrsta materijala ima izuzetno visoke zahtjeve za oblikovanjem ujednačenosti, u protivnom je lako izazvati termički bijeg zbog neravnomjernih lokalnih reakcija.
Negativna elektroda: premaz grafitni i silikonski materijali na površini bakrene folije (silicijum - negativne elektrode zasnovane na silikou mogu se proširiti, a ujednačen premaz može smanjiti rupturu tokom cirkulacije).
Prednosti: Poboljšati konzistenciju gustoće površine elektrode (odstupanje površinske gustoće <1%), smanjuje "pojavu polarizacije" tokom punjenja i pražnjenja baterije i produžila ciklus (može se povećati za 20%).
3.2 Katalizator za katalizator za gorivo
Osnovna komponenta gorivnih ćelija (poput vodoničnih ćelija), "Membranska elektroda (MEA)", treba obložiti katalizatorima na bazi platine na površini membrana protona (izuzetno skupim). Ultrazvučna raspršivanje atomizacije može atomizirati katalizator (petinum disperzije čestice) u 5 - 10 mikrona, tvoreći katalizator s jednoličnom debljinom (± 0,5 micron), a platinska stopa koristom je povećana na više od 60% (40%), što u velikoj mjeri smanjuje troškove.
3.3 Solid - Državni baterijski elektrolit premaz
Elektrolit čvrstih - državnih baterija (poput solidnih elektrolita sulfida i oksida) treba formirati kontinuirani tanki sloj (1 - 5 mikrona) na površini elektrode. Ultrazvučna raspršivanje atomizacije može izbjeći "oštećenje tlaka" tradicionalnog premaza, osigurati da se sloj elektrolita pukne - besplatno i poboljšaju efikasnost ionskog provođenja.