En la cadena de producción de nuevos dispositivos de almacenamiento de energía, como las baterías de litio y iones de sodio, la preparación de la suspensión de la batería es un paso clave para determinar el rendimiento del producto final. La suspensión de la batería consiste en una mezcla de materiales activos, agentes conductores, aglutinantes y solventes en proporciones específicas. Su dispersión uniforme y la espuma - Las propiedades libres están directamente relacionadas con la calidad del recubrimiento del electrodo. La presencia de burbujas en la lechada puede conducir a defectos como pozos y espacios de recubrimiento en las láminas de electrodos, reduciendo la densidad del electrodo, afectando la eficiencia de carga y descarga de la batería y la vida útil del ciclo, e incluso planteando riesgos de seguridad. Los métodos tradicionales de desfoaming, como la desfoaming de vacío y la adición de desalentadores químicos, son ineficientes y de energía intensiva, o pueden introducir impurezas que afectan el rendimiento de la batería. En este contexto, la tecnología ultrasónica, con su alta eficiencia, amabilidad ambiental y contaminación secundaria cero, se ha convertido en una solución innovadora para la defoaming de la lechada de baterías.
II. El principio central de la defoaming de la lechada de batería ultrasónica
La tecnología de desfoaming ultrasónico aprovecha los efectos duales de la cavitación y la transmisión de vibraciones para eliminar eficientemente las burbujas en la suspensión de la batería. Sus principios principales se pueden dividir en tres procesos clave:
1. Efecto de cavitación: destrucción de burbujas "Micro - Explosión"
Cuando las ondas ultrasónicas (típicamente con una frecuencia de 20 kHz - 1MHz) se aplican a un sistema de suspensión de batería, producen fluctuaciones de presión periódica dentro de la lechada, alternativa entre las fases de compresión y rarefacción. Durante la fase de rarefacción, la presión en la lechada cae bruscamente, formando una gran cantidad de pequeñas cavidades de vacío (burbujas de cavitación). Estas burbujas de cavitación absorben rápidamente las burbujas circundantes (incluidas las burbujas de micrones e incluso nanométricos), lo que hace que su volumen aumente continuamente. Posteriormente, durante la fase de compresión, la presión en la lechada aumenta rápidamente. Bajo la presión, las burbujas de cavitación se contraen rápidamente e implosionan, generando alta presión transitoria localizada (hasta miles de atmósferas) y alta temperatura (hasta miles de grados centígrados), acompañados de ondas de choque intensas y micro - aviones. Esta "Micro - Explosión" - El proceso de ruptura como ruptura directamente rompe burbujas adsorbidas en núcleos de burbujas extremadamente pequeños. Estos núcleos, siendo demasiado pequeños para mantener la estabilidad, se fusionan rápidamente con la suspensión circundante o escapan del sistema, logrando un efecto de desfoaming.
2. Transmisión de vibración: migración de burbujas dirigida y escape
Cuando la ecografía se propaga a través de la suspensión, también induce vibraciones de alta frecuencia en las moléculas y partículas dentro de la suspensión (la frecuencia de la vibración coincide con la frecuencia de ultrasonido). Esta vibración interrumpe el equilibrio estable de burbujas dentro de la suspensión. Las burbujas previamente unidas a la superficie de las partículas de material activo o "unidos" por la viscosidad de la lechada ganan energía cinética bajo la acción de la vibración, liberándose de sus puntos de fijación y migrando hacia la superficie de la suspensión. Además, la vibración reduce la viscosidad local de la suspensión, reduciendo la resistencia a la migración de burbujas y acelerando la agregación y el escape de la burbuja. Este efecto de migración de vibración - Asistido es particularmente importante para la altura de la batería de viscosidad Slachries (como literas de cátodo de batería de litio - iónico, que generalmente tienen una viscosidad de 1000 - 5000MPA ・ s). Puede resolver efectivamente el problema del escape de la burbujas de los slorns de alta viscosidad durante la desfoaming de vacío tradicional.
3. Dispersión secundaria: prevenir la regeneración de burbujas
A diferencia de los defoamers químicos, la tecnología ultrasónica no solo defoamea sino que también dispersa las partículas en la suspensión. La vibración ultrasónica y el efecto de cavitación rompen cualquier material activo y agente conductor que se agrega en la suspensión, creando una dispersión más uniforme. Esta dispersión reduce los "vacíos" formados por la aglomeración de partículas. Estos vacíos pueden atrapar fácilmente el aire y formar nuevas burbujas. La dispersión uniforme de las partículas llena estos vacíos, reduciendo la probabilidad de generación secundaria de burbujas en la fuente. Esto logra los efectos duales de la "desacuerdo + dispersión", mejorando aún más la calidad de la suspensión.
Iii. Ventajas del núcleo de la tecnología de desfoaming ultrasónico
En comparación con los métodos tradicionales de desfoaming, la tecnología ultrasónica exhibe ventajas técnicas significativas en la defoaming de la lechada de baterías, que se puede resumir en los siguientes cuatro puntos:
1. Alta eficiencia de desacuerdo y amplio rango de aplicaciones
La desfoamia ultrasónica tiene una corta duración (generalmente un solo tratamiento lleva solo unos pocos minutos a más de diez minutos, significativamente menos que las decenas de minutos necesarias para la desfoaming al vacío) y pueden eliminar pequeñas burbujas (incluidas burbujas de tamaño nano) que son difíciles de eliminar con los métodos tradicionales. Ya sea bajo - Slurry de ánodo de viscosidad (como una lechada de grafito para baterías de litio), una lechada de cátodo de alta viscosidad o una sorpresa que contiene materiales activos especializados como carbono duro y blanco prusiano para baterías de sodio - iones, tecnología ultrasónica ofrece una enfermedad eficiente. Las lloses aplicables varían de 100 a 10,000 MPA · s, que cubren los sistemas de lodos de las baterías de almacenamiento de energía convencionales actuales. 2. Verde y contaminación - Gratis, asegurando el rendimiento de la batería
La desfoaming ultrasónico es un método de desfoaming físico que no requiere agentes de desfoaming químico, evitando fundamentalmente el impacto negativo del residuo de agentes de desfoaming en el rendimiento de la batería. Los componentes orgánicos en los defoamers químicos tradicionales pueden reaccionar con los materiales activos de electrodos o descomponer durante el ciclo de la batería, producir gases y conducir a la degradación de la capacidad. La tecnología ultrasónica, por otro lado, solo rompe físicamente burbujas sin alterar la composición química de la suspensión, maximizando así el rendimiento electroquímico y de seguridad de la batería. Además, esta tecnología no produce aguas residuales o gases de escape, alineándose con la filosofía de desarrollo de "fabricación verde" de la nueva industria energética.
3. Compatibilidad de proceso fuerte e integración fácil en las líneas de producción
El equipo de desfoaming ultrasónico es relativamente compacto y puede integrarse de manera flexible en las líneas de producción de preparación de la lechada de batería existente. Se puede usar como una unidad de desfoaming independiente, instalada entre el tanque de mezcla de la lechada y la máquina de recubrimiento. También se puede combinar con un dispositivo de mezcla para formar un sistema integrado de "mezcla + defoaming ultrasónico", permitiendo la preparación simultánea de la suspensión y la desgracia. Además, los parámetros de equipos ultrasónicos (como la frecuencia, la potencia y el tiempo de procesamiento) se pueden ajustar con precisión a través de un sistema de control automatizado, lo que permite que el proceso de desfoaming se optimice en función de la formulación y las características de las diferentes lloses (como el tipo de ingrediente activo, la viscosidad y el contenido de sólidos), la adaptación a los requisitos de flexibilidad de la línea de producción.
4. Costos reducidos de producción y mejor estabilidad de producción
En términos de costos operativos a largo plazo, la desfoaming ultrasónico consume menos energía que la desfoaming de vacío (lo que requiere un alto nivel de vacío continuo y consume mucha energía), y elimina los costos de adquisición y adición de los desenamadores químicos. En términos de estabilidad de producción, la desfoaming ultrasónico ofrece un efecto de desfoaming estable, menos afectado por las variaciones de lotes de lodo y los cambios en la temperatura y la humedad ambiente. Esto reduce la tasa de desecho del electrodo causada por la desfoaming incompleta, mejorando el rendimiento y la estabilidad de la línea de producción. Los datos de la aplicación de algunos fabricantes de baterías muestran que el uso de la tecnología de desfoaming ultrasónico ha reducido las tasas de defectos de agujeros de los electrodos en un 30%- 50%, aumentó la vida útil del ciclo de la batería (carga y descarga de 1c) en un 10%- 15%, y ha reducido los costos generales de producción en un 8%- 12%.