1. Core Process Principle
Κατά την παρασκευή ηλεκτροδίων μπαταρίας, η διαδικασία του ψεκασμού υπερηχητικής ψεκασμού μπορεί να χωριστεί σε 4 βασικά βήματα:
1.1 Προετοιμασία του ιλύος ηλεκτροδίων: Αναμειγνύεται ενεργά υλικά (όπως σωματίδια LifePo₄), συνδετικά (όπως PVDF), αγώγιμοι παράγοντες (όπως μαύρο άνθρακα) με διαλύτες (όπως NMP) για να δημιουργηθούν ομοιόμορφη ιλύος (στερεό περιεχόμενο είναι συνήθως 40%- 70%) ως ψεκασμό "πρώτες ύλες".
1.2 Παράδοση και ψεκασμό ιλύος: Ο πολτός παραδίδεται στην κεφαλή υπερηχητικής ψεκασμού μέσω μιας αντλίας έγχυσης ακριβείας. Ο πιεζοηλεκτρικός δονητής της κεφαλής ψεκασμού δονείται βίαια κάτω από τη διέγερση ενός ηλεκτρικού σήματος υψηλής συχνότητας (συνήθως 20kHz - 100kHz), σπάζοντας το πολτό σε μικροσκοπικά σταγονίδια με διάμετρο 1 - 30 microns (το μέγεθος της σταγονότητας μπορεί να ρυθμιστεί με συχνότητα: η υψηλότερη συχνότητα, οι λεπτότερες οι σταγόνες).
1.3 κατευθυντική παράδοση σταγονιδίων: Τα σταγονίδια ψεκασμού ιλύος οδηγούνται από αέριο φορέα (όπως ο ξηρός αέρας, το άζωτο) για να σχηματίσουν μια σταθερή δέσμη ψεκασμού, η οποία ψεκάζεται με ακρίβεια στην επιφάνεια του συλλέκτη κινούμενου ρεύματος (ο ρεύμα συλλέκτης συνήθως μεταφέρεται συνεχώς με ζώνη μεταφοράς).
1.4 Σχηματισμός και ξήρανση επικάλυψης: Τα σταγονίδια εξαπλώνονται γρήγορα και συγχωνεύονται στην επιφάνεια του ρεύματος συλλέκτη για να σχηματίσουν μια συνεχή επίστρωση και στη συνέχεια εισάγετε το κανάλι ξήρανσης (για να αφαιρέσετε τον διαλύτη), σχηματίζοντας τελικά μια επίστρωση ηλεκτροδίου με ορισμένο πάχος (συνήθως 5 - 200 microns).
2. Πλεονεκτήματα πυρήνα σε σύγκριση με την παραδοσιακή τεχνολογία επικάλυψης ηλεκτροδίων
Στην κατασκευή ηλεκτροδίων μπαταρίας, οι παραδοσιακές τεχνολογίες (όπως η επίστρωση των λεπίδων και η επικάλυψη σχισμών) έχουν προβλήματα όπως η κακή ομοιομορφία επικάλυψης, τα υψηλά απόβλητα υλικών και η αδύναμη προσαρμοστικότητα σε πολτό υψηλού ιξώδους/υψηλού στερεού περιεχομένου. Τα πλεονεκτήματα του ψεκασμού υπερήχων ψεκασμού είναι ιδιαίτερα εμφανή:
Είδος | Σπρέι υπερήχων | Συμβατική επίστρωση γιατρού / υποδοχής |
Ομοιομορφία επικάλυψης | Τα σταγονίδια είναι ωραία και συγκεντρωμένα, η απόκλιση πάχους επίστρωσης μπορεί να ελεγχθεί εντός ± 1%και δεν υπάρχουν ελαττώματα όπως η "πάχυνση των άκρων" και οι "πύλες" | Ευαίσθητο στη διακύμανση του ιξώδους ιλύος, η απόκλιση πάχους είναι συνήθως ± 5%- 10%και το υλικό συσσωρεύεται εύκολα στην άκρη |
Χρήση υλικών | Τα σταγονίδια είναι εξαιρετικά κατευθυντικά, σχεδόν απαλλαγμένα από την παρασυρόμενα και ο ρυθμός χρησιμοποίησης φθάνει το 85% - 95% (το κόστος των ενεργών υλικών είναι υψηλό, επομένως αυτό το πλεονέκτημα είναι σημαντικό) | Ο πολτός είναι εύκολο να παραμείνει και να στάζει, και ο ρυθμός αξιοποίησης είναι μόνο 50%- 70% |
Έλεγχος πάχους επικάλυψης | Οι εξαιρετικές επικαλύψεις (κάτω από 1 micron) μπορούν να επιτευχθούν με συνεχώς ρυθμιζόμενο πάχος, κατάλληλο για μπαταρίες υψηλής ενέργειας πυκνότητας (λεπτές επικαλύψεις συντομεύουν τις διαδρομές διάχυσης ιόντων) | Είναι δύσκολο να προετοιμαστείτε ultra - λεπτές επικαλύψεις <10 microns και το εύρος ρύθμισης πάχους είναι στενό |
Προσαρμοστικότητα | Μπορεί να χειριστεί υψηλή στερεά περιεχόμενο (> 60%), υψηλό ιξώδες (> 1000CP) ollurries, μείωση της χρήσης διαλύτη (πιο φιλική προς το περιβάλλον) | Κακή προσαρμοστικότητα σε υψηλό στερεό περιεχόμενο/ollry ιξώδους, εύκολο να φράξει τη θύρα επικάλυψης |
Ζημιά στον τρέχοντα συλλέκτη | Δεν υπάρχει μηχανική επαφή (η κεφαλή ψεκαστήρα δεν έρχεται σε επαφή με τον τρέχοντα συλλέκτη), κατάλληλη για τους εξαιρετικά λεπτές ρεύμα συλλέκτες (όπως το αλουμινόχαρτο κάτω από 6 μm) | Ο ξύστρα βρίσκεται σε άμεση επαφή με τον τρέχοντα συλλέκτη, ο οποίος μπορεί εύκολα να γρατσήσει τον λεπτό συλλέκτη ρεύματος. |
Η εφαρμογή ψεκασμού υπερηχητικών ψεκασμών στον τομέα των μπαταριών έχει μετακινηθεί από το εργαστήριο σε μεγάλη παραγωγή κλίμακας και τα σενάρια πυρήνα περιλαμβάνουν:
3.1 Λιθίου - Επικάλυψη ηλεκτροδίων μπαταρίας ιόντων
Θετικό ηλεκτρόδιο: Επικεφαλίδα τριμερή υλικά (NCM), φωσφορικό σίδηρο λιθίου (LFP), κλπ. Στην επιφάνεια του αλουμινίου αλουμινίου, ειδικά κατάλληλο για υψηλό - τριμερές νικέλιο (όπως NCM811) - Αυτός ο τύπος υλικού έχει εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις για την ομοιομορφία επικάλυψης, διαφορετικά είναι εύκολο να προκαλέσει θερμική διαφυγή λόγω ανομοιογενών τοπικών αντιδράσεων.
Αρνητικό ηλεκτρόδιο: Γραφίτη και πυριτίου επικάλυψης - βασισμένα σε υλικά στην επιφάνεια του φύλλου χαλκού (το πυρίτιο που βασίζονται σε αρνητικά ηλεκτρόδια είναι εύκολο να επεκταθούν και η ομοιόμορφη επικάλυψη μπορεί να μειώσει τη ρήξη κατά τη διάρκεια της κυκλοφορίας).
Πλεονεκτήματα: Βελτιώστε τη συνοχή της πυκνότητας της επιφάνειας του ηλεκτροδίου (απόκλιση επιφανειακής πυκνότητας <1%), μειώστε το φαινόμενο "πόλωσης" κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση της μπαταρίας και την επέκταση της διάρκειας ζωής του κύκλου (μπορεί να αυξηθεί κατά 20%- 30%).
3.2 Επικάλυψη στρώματος καταλύτη κυψελών καυσίμου
Το βασικό συστατικό των κυττάρων καυσίμου (όπως τα κύτταρα καυσίμου υδρογόνου), το "ηλεκτρόδιο μεμβράνης (MEA)", πρέπει να επικαλυφθεί με καταλύτες με πλατίνα - στην επιφάνεια των μεμβρανών ανταλλαγής πρωτονίων (εξαιρετικά δαπανηρές). Ο ψεκασμός υπερηχητικής ψεκασμού μπορεί να ψεκάζει τον πολτό του καταλύτη (διασπορά των σωματιδίων πλατίνας) σε 5 - 10 μικροσκοπικά σταγονίδια, που σχηματίζουν ένα στρώμα καταλύτη με ομοιόμορφο πάχος (± 0,5 micron) και ο ρυθμός χρήσης της πλατίνας αυξάνεται σε περισσότερο από 60%(η παραδοσιακή μέθοδος είναι μόνο 30%- 40%), το οποίο μειώνει σημαντικά το κόστος.
3.3 Στερεά - Επικάλυψη ηλεκτρολύτη μπαταρίας κατάστασης
Ο ηλεκτρολύτης στερεών μπαταριών κατάστασης (όπως τα σουλφιδικά και τα οξικά στερεά ηλεκτρολύτες) πρέπει να σχηματίσει ένα συνεχές λεπτό στρώμα (1 - 5 μικρά) στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Ο ψεκασμός υπερήχων ψεκασμού μπορεί να αποφύγει την "ζημιά πίεσης" της παραδοσιακής επικάλυψης, να εξασφαλίσει ότι το στρώμα ηλεκτρολύτη είναι ρωγμή - ελεύθερη και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της αγωγιμότητας των ιόντων.