A la cadena de producció de nous dispositius d'emmagatzematge d'energia com ara bateries de liti - ion i sodi - ions, la preparació de la purina de la bateria és un pas clau per determinar el rendiment del producte final. El purí de la bateria consisteix en una barreja de materials actius, agents conductors, aglutinants i dissolvents en proporcions específiques. La seva dispersió uniforme i les seves propietats gratuïtes estan directament relacionades amb la qualitat del recobriment dels elèctrodes. La presència de bombolles a la purina pot comportar defectes com els forats i les llacunes de recobriment a les làmines d’elèctrodes, reduint la densitat d’elèctrodes, afectant la càrrega de la bateria i l’eficiència de descàrrega i la vida del cicle i fins i tot posant els riscos de seguretat. Els mètodes tradicionals de difoaming, com ara el desfoaming de buit i l'addició de defoamers químics, són ineficients i energètics - intensius, o poden introduir impureses que afectin el rendiment de la bateria. En aquest context, la tecnologia d’ultrasons, amb la seva alta eficiència, amabilitat ambiental i contaminació secundària zero, s’ha convertit en una solució innovadora per a la definició de la bateria.
II. El principi bàsic del purí de la bateria ultrasònica
La tecnologia de difoaming d’ultrasons aprofita els efectes dobles de la transmissió de cavitació i vibracions per eliminar de manera eficient les bombolles en purins de bateries. Els seus principis bàsics es poden dividir en tres processos clau:
1. Efecte de cavitació: destrucció de bombolles "Micro - Explosion"
Quan les ones ultrasòniques (normalment amb una freqüència de 20kHz - 1MHz) s’apliquen a un sistema de purins de bateria, produeixen fluctuacions de pressió periòdiques dins de la purina, que s’alternen entre les fases de compressió i rarefacció. Durant la fase de rarefacció, la pressió a la purina baixa bruscament, formant un gran nombre de petites cavitats de buit (bombolles de cavitació). Aquestes bombolles de cavitació absorbeixen ràpidament les bombolles circumdants (incloses les bombolles de Micron - i fins i tot nanòmetres - de mida), provocant que el seu volum augmenti contínuament. Posteriorment, durant la fase de compressió, la pressió a la purina augmenta ràpidament. Sota la pressió, les bombolles de la cavitació es contrauen ràpidament i s’impliquen, generant una pressió transitòria localitzada (fins a milers d’atmosferes) i alta temperatura (fins a milers de graus centígrads), acompanyats d’ones de xoc intenses i micro - Aquest "micro - explosió" - Com el procés de ruptura trenca directament les bombolles adsorbides en nuclis de bombolles extremadament petites. Aquests nuclis, sent massa petits per mantenir l’estabilitat, es fusionen ràpidament amb la purina dels voltants o s’escapen del sistema, aconseguint un efecte desfotant.
2. Transmissió de vibracions: migració i escapada de bombolles dirigides
Quan l’ecografia es propaga a través de la purina, també indueix vibracions d’alta freqüència a les molècules i partícules dins de la purina (la freqüència de la vibració coincideix amb la freqüència d’ecografia). Aquesta vibració pertorba l'equilibri estable de bombolles dins de la purina. Les bombolles prèviament unides a la superfície de les partícules de material actiu o "lligades" per l'energia cinètica de la viscositat de la purina, sota l'acció de la vibració, alliberant -se dels seus punts de fixació i migrant cap a la superfície de purins. A més, la vibració redueix la viscositat local de la purina, reduint la resistència a la migració de les bombolles i accelerant l’agregació de bombolles i la fugida. Aquest efecte de migració assistida és particularment important per a les bateries de bateries d’alta - viscositat (com ara els càtodes de la bateria de liti - ions, que normalment tenen una viscositat de 1000 - 5000mpa ・ s). Pot resoldre eficaçment el problema de la fugida de les bombolles dels escorcolls d’alta viscositat durant la definició tradicional del buit.
3. Dispersió secundària: prevenir la regeneració de les bombolles
A diferència dels defoamers químics, la tecnologia d’ultrasons no només es desfoams, sinó que també dispersa les partícules a la purina. L’efecte de vibració i cavitació d’ultrasons trenquen qualsevol material actiu i agent conductor d’agents conductors en la purina, creant una dispersió més uniforme. Aquesta dispersió redueix els "buits" formats per aglomeració de partícules. Aquests buits poden atrapar fàcilment l’aire i formar noves bombolles. La dispersió uniforme de les partícules omple aquests buits, reduint la probabilitat de generació de bombolles secundàries a la font. Això aconsegueix els efectes dobles de la "dispersió de la defoaming +", millorant encara més la qualitat dels purins.
Iii. Avantatges bàsics de la tecnologia de difusió d’ultrasons
En comparació amb els mètodes tradicionals de difoaming, la tecnologia d’ultrasons presenta avantatges tècnics importants en la definició de purins de bateries, que es poden resumir en els quatre punts següents:
1.
El desfoaming d’ultrasons té una curta durada (normalment un tractament únic triga només uns minuts a més de deu minuts, significativament inferior a les desenes de minuts necessaris per a la defoaming de buit) i pot eliminar petites bombolles (incloses bombolles de mida nano) que són difícils d’eliminar amb els mètodes tradicionals. Tant si es tracta de purins de viscositat de viscositat (com ara purins de grafit per a bateries de liti - ion), purins de càtodes de viscositat d'alta - Slurry, o purins que contenen materials actius especialitzats com el carboni dur i el blanc prussià per a les bateries de sodi - ions, la tecnologia ultrasònica proporciona un desfici eficient. Els purins aplicables oscil·len entre 100 i 10.000 MPa · s, que cobreixen els sistemes de purins de les bateries d'emmagatzematge d'energia principals actuals. 2. Verd i contaminació - Gratuït, assegurant el rendiment de la bateria
El desfoaming ultrasònic és un mètode de difoaming físic que no requereix agents de defoaming química, evitant fonamentalment l'impacte negatiu del residu d'agents desfoaming sobre el rendiment de la bateria. Els components orgànics dels defoamers químics tradicionals poden reaccionar amb materials actius de l’elèctrode o es descomponen durant el ciclisme de la bateria, produint gasos i provocant una degradació de la capacitat. La tecnologia d’ultrasons, d’altra banda, només trenca físicament bombolles sense alterar la composició química de la purina, maximitzant així el rendiment electroquímic i de seguretat de la bateria. A més, aquesta tecnologia no produeix cap aigües residuals ni gasos d’escapament, alineant -se amb la filosofia de desenvolupament de la “fabricació verda” de la nova indústria energètica.
3.
Els equips de difoaming d’ultrasons són relativament compactes i es poden integrar de manera flexible en les línies de producció de preparació de purins de bateria existents. Es pot utilitzar com a unitat de difusió autònoma, instal·lada entre el dipòsit de barreja de purins i la màquina de recobriment. També es pot combinar amb un dispositiu de mescla per formar un sistema integrat de "mescla + definició d'ultrasons", que permet la preparació simultània de purins i defoaming. A més, els paràmetres d’equip ultrasons (com ara la freqüència, la potència i el temps de processament) es poden ajustar amb precisió a través d’un sistema de control automatitzat, permetent que el procés d’infoaming s’optimitzi en funció de la formulació i les característiques de diferents purins (com ara tipus d’ingredients actius, viscositat i contingut de sòlids), adaptant -se a les necessitats de flexibilitat de la línia de producció.
4. Reducció dels costos de producció i millora de l’estabilitat de producció
En termes de costos operatius de llarg termini, la difusió d’ultrasons consumeix menys energia que la difusió de buit (que requereix un nivell de buit alt continu i consumeix molta energia) i elimina els costos d’adquisició i addició dels defoamers químics. En termes d’estabilitat de producció, la definició d’ultrasons ofereix un efecte desfoaming estable, menys afectat per les variacions del lot de purins i els canvis en la temperatura i la humitat ambientals. D’aquesta manera es redueix la velocitat de ferralla d’elèctrodes causada per la defoaming incompleta, millorant el rendiment i l’estabilitat de la línia de producció. Les dades d’aplicacions d’alguns fabricants de bateries mostren que l’ús de la tecnologia de desfoaming d’ultrasons ha reduït les taxes de defectes del forat d’elèctrodes en un 30%- 50%, augment de la vida del cicle de la bateria (càrrega i descàrrega 1C) en un 10%- 15%i ha reduït els costos de producció globals d’un 8%- 12%.