Ve výrobním řetězci nových zařízení pro skladování energie, jako je lithium - ion a sodík - iontové baterie, je příprava kalu baterie klíčovým krokem při určování výkonu finálního produktu. Kaše baterie se skládá ze směsi aktivních materiálů, vodivých látek, pojiv a rozpouštědel ve specifických poměrech. Jeho jednotná disperze a pěna - Volné vlastnosti jsou přímo spojeny s kvalitou elektrodového povlaku. Přítomnost bublin v kaše může vést k vadám, jako jsou dírky a mezery potahování v elektrodových listech, snížení hustoty elektrod, což ovlivňuje účinnost nabití a vypouštění baterie a živou životnost cyklu a dokonce představovat bezpečnostní rizika. Tradiční metody defoamingu, jako je vakuové defoaming a přidání chemických defoamerů, jsou buď neefektivní a energie - intenzivní, nebo mohou zavádět nečistoty, které ovlivňují výkon baterie. Na tomto pozadí se ultrazvuková technologie s vysokou účinností, vstřícností životního prostředí a nulovým sekundárním znečištěním stala inovativním řešením pro odbourávání baterií.
Ii. Základní princip ultrazvukové baterie kaše Defoaming
Technologie ultrazvukové defoaming využívá dvojí účinky přenosu kavitace a vibrací, aby se efektivně eliminoval bubliny v kalu baterií. Jeho základní principy lze rozdělit do tří klíčových procesů:
1. kavitační efekt: „mikro - exploze“ Zničení bublin
Když jsou ultrazvukové vlny (obvykle s frekvencí 20 kHz - 1MHz) aplikovány na systém kalu baterie, produkují kolísání periodického tlaku v kalu - alternace mezi kompresí a fázími vzácnosti. Během fáze vzácnosti tlak v kaše ostře klesá a tvoří velké množství malých vakuových dutin (kavitační bubliny). Tyto kavitační bubliny rychle absorbují okolní bubliny (včetně micron - a dokonce nanometrů - velikosti bublin), což způsobuje, že se jejich objem neustále zvyšuje. Následně během kompresní fáze tlak v kaše rychle stoupá. Pod tlakem se kavitační bubliny rychle stahují a implodují, čímž vytvářejí lokalizovaný přechodný vysoký tlak (až tisíce atmosféry) a vysokou teplotu (až tisíce stupňů Celsia), doprovázené intenzivními nárazovými vlnami a mikro - trysky. Tento „mikro - exploze“ - jako proces ruptury přímo rozbije adsorbované bubliny na extrémně malá bublinová jádra. Tato jádra, která jsou příliš malá na to, aby si udržely stabilitu, se rychle sloučí s okolní kaše nebo únikem ze systému a dosahují defoamingového efektu.
2. Přenos vibrací: Směrná migrace a útěk z bublin
Když se ultrazvuk šíří skrz kaše, indukuje také vysokofrekvenční frekvenční vibrace v molekulách a částicích uvnitř kaše (frekvence vibrací odpovídá ultrazvukové frekvenci). Tato vibrace narušuje stabilní rovnováhu bublin v kalu. Bubliny dříve připevněné k povrchu částic aktivního materiálu nebo „vázané“ viskozitou kaše získávají kinetickou energii pod působením vibrací, uvolní se od jejich připoutání a migrují směrem k povrchu kaše. Kromě toho vibrace snižují lokální viskozitu kaše, což snižuje odolnost vůči migraci bublin a zrychluje agregaci bublin a úniku. Tato vibrace - Efekt asistované migrace je obzvláště důležitý pro kaly z viskozity baterie s vysokou viskozitou (jako jsou katody katody iontové baterie lithium, které obvykle mají viskozitu 1000 - 5000MPa ・ S). Může účinně vyřešit problém úniku bublin z vysokých viskozitních kalů během tradičního vakuového defoamingu.
3. Sekundární rozptyl: Prevence regenerace bublin
Na rozdíl od chemických defoamerů ultrazvuková technologie nejen defoams, ale také sekundární disperční částice v kalu. Účinek ultrazvukových vibrací a kavitace rozbíjí veškeré aktivní materiál a vodivé činidlo v kalu a vytváří rovnoměrnější rozptyl. Tato disperze snižuje „dutiny“ tvořené aglomerací částic. Tyto dutiny mohou snadno zachytit vzduch a vytvářet nové bubliny. Jednotné rozptyl částic vyplňuje tyto dutiny a snižuje pravděpodobnost generování sekundární bubliny u zdroje. Tím je dosaženo duálních účinků „Defoaming + Dispersion“, což dále zlepšuje kvalitu kaše.
Iii. Základní výhody technologie ultrazvuku
Ve srovnání s tradičními metodami defoamingu ultrazvuková technologie vykazuje ultrazvukové technologie významné technické výhody v odpojezení baterií, které lze shrnout v následujících čtyřech bodech:
1. Účinnost s vysokým rozmnožováním a široký rozsah aplikací
Ultrazvukové defoaming má krátkou dobu (obvykle jediné ošetření trvá jen několik minut více než deset minut, což je výrazně méně než desítky minut potřebných pro vakuové defoaming) a může eliminovat malé bubliny (včetně nano - velikostí bublin), které je obtížné odstranit tradičními metodami. Ať už je to nízká - Viskozita anodová kaše (jako je grafitová kaše pro lithium - iontové baterie), vysoká viskozita katodová kaše nebo kaly obsahující specializované aktivní materiály, jako je tvrdá uhlík a pruská bílá pro sodík - iontové baterie, ultrazvukové technologie poskytují efektivní defoaming. Použitelné kaly se pohybují od 100 do 10 000 MPa · s, pokrývají kaše systémy současných skladovacích baterií s mainstreamem. 2. zelené a znečištění - Zdarma, zajištění výkonu baterie
Ultrazvukové defoaming je metoda fyzického defoamingu, která nevyžaduje žádná chemická defoamingová činidla, která se v zásadě vyhýbá negativnímu dopadu zbytku odfolingu na výkon baterie. Organické komponenty v tradičních chemických defoamerech mohou reagovat s aktivními materiály elektrody nebo se rozkládat během cyklování baterie, produkovat plyny a vést k degradaci kapacity. Ultrazvuková technologie naproti tomu pouze fyzicky rozbije bubliny, aniž by změnila chemické složení kaše, čímž maximalizovala elektrochemickou a bezpečnostní výkon baterie. Tato technologie navíc nevytváří žádnou odpadní vodu ani výfukový plyn a odpovídá filozofii rozvoje „zelené výroby“ nového energetického průmyslu.
3. silná kompatibilita procesu a snadná integrace do výrobních linek
Ultrazvukové zařízení pro odbourávání je relativně kompaktní a lze jej flexibilně integrovat do stávajících výrobních linek pro přípravu baterií. Lze jej použít jako samostatná defoamingová jednotka, instalovaná mezi nádrž na mixování kalu a potahovacím strojem. Může být také kombinován s míchacím zařízením za účelem vytvoření integrovaného systému „míchání + ultrazvukové defoaming“, což umožňuje současnou přípravu a odfáty kalu. Kromě toho mohou být parametry ultrazvukového zařízení (jako je frekvence, napájení a doba zpracování) přesně upravena automatizovaným řídicím systémem, což umožňuje optimalizaci procesu defoamingu na základě formulace a charakteristik různých kasek (jako je typ aktivní složky, viskozita a obsah pevných látek), což se přizpůsobuje požadavkům na faditelnost výrobní linky.
4. Snížené výrobní náklady a zlepšená stabilita výroby
Pokud jde o dlouhodobé provozní náklady, ultrazvukové defoaming spotřebovává méně energie než vakuové defoaming (což vyžaduje kontinuální vysokou hladinu vakua a spotřebovává hodně energie) a eliminuje náklady na zakázku a přidání chemických odkazů. Pokud jde o stabilitu výroby, ultrazvukové odflátování nabízí stabilní účinek na odbouření, méně ovlivněný variacemi šarže a změny v okolní teplotě a vlhkosti. To snižuje rychlost šrotu elektrody způsobené neúplným odkazováním, zlepšením výnosu a stability výrobní linky. Údaje o aplikacích od některých výrobců baterií ukazují, že použití ultrazvukové technologie odflátování snížilo míru defektů elektrody o 30%- 50%, zvýšenou životnost cyklu baterie (1C nabíjení a vypouštění) o 10%- 15%a snížila celkové výrobní náklady o 8%- 12%.