1. põhiprotsessi põhimõte
Akuelektroodide valmistamisel saab ultraheli pihustamise protsessi jagada 4 võtmeetapp:
1.1 Elektroodi läga ettevalmistamine: segage aktiivsed materjalid (näiteks LifePo₄ osakesed), sideained (näiteks PVDF), juhtivad ained (näiteks süsinik mustad) lahustitega (näiteks NMP), et teha ühtlane läga (tahke sisaldus on tavaliselt 40%- 70%) kui pihusti ".
1.2 Läga kohaletoimetamine ja pihustamine: läga toimetatakse ultraheli atomiidipeale läbi täpse infusioonipumba. Peesoelektriline vibraator pihustuspea vibreerib vägivaldselt kõrge - sagedusega elektrisignaali ergastamise all (tavaliselt 20 kHz - 100 kHz), jaotades läga pisikesteks tilkadeks läbimõõduga 1 - 30 mikronit (tilga suurus saab reguleerida sagedusega: kõrgem sagedus, peen tilk).
1.3 Tilkade suunamine: pihustatud läga tilgad juhivad kandegaasi (näiteks kuiv õhk, lämmastik), moodustades stabiilse pihustusvihke, mis pihustatakse täpselt liikuvale voolu koguja pinnale (praegust kogujat transporditakse tavaliselt pidevalt konveieri vöö abil).
1.4 Katte moodustumine ja kuivatamine: tilgad levivad ja sulanduvad praeguse koguja pinnale kiiresti, moodustades pideva katte, ja sisenege seejärel kuivatuskanalisse (lahusti eemaldamiseks), moodustades lõpuks teatud paksusega elektroodi katte (tavaliselt 5 - 200 mikronit).
2. Põhieelised võrreldes traditsioonilise elektroodide katmise tehnoloogiaga
Akulektroodide tootmisel on traditsioonilistel tehnoloogiatel (näiteks tera kattekiht ja pilukattega) sellised probleemid nagu halb katte ühtlus, kõrge materiaalne jäätmed ja nõrk kohanemisvõime kõrge viskoossuse/kõrge tahke sisaldusega läga. Ultraheli pihustamise eelised on eriti silmapaistvad:
Ese | Ultrahelipihusti | Tavaline arsti tera / pesa kattekiht |
Katteta ühtlus | Tilgad on peened ja kontsentreeritud, katte paksuse kõrvalekaldet saab juhtida ± 1%piires ja puuduvad sellised defektid nagu "serva paksendamine" ja "nöörid" | Vastuvõtmise viskoossuse kõikumisele vastuvõtlik, paksuse kõrvalekalle on tavaliselt ± 5%- 10%ja materjal on servale hõlpsasti kogunev |
Materiaalne kasutamine | Tilgad on tugevalt suunatud, peaaegu triivivabad ja kasutusaste ulatub 85% -ni 95% (aktiivsete materjalide maksumus on kõrge, seega on see eelis märkimisväärne) | Linerry on lihtne jääda ja tilkuda ning kasutusaste on ainult 50%- 70% |
Katte paksuse kontroll | Ultra - Õhukesed katted (kuni 1 mikronini) on võimalik saavutada pidevalt reguleeritava paksusega, mis sobib suure energiatihedusega akude jaoks (õhukesed katted lühendavad ioonide difusiooniteed) | Ultrad on raske valmistada - Õhukesed katted <10 mikronit ja paksuse reguleerimise vahemik on kitsas |
Läga kohanemisvõime | Saab hakkama kõrge tahke sisaldusega (> 60%), kõrge viskoossus (> 1000 cp) suspensioonidega, vähendada lahusti kasutamist (keskkonnasõbralikum) | Halb kohanemisvõime kõrge tahke sisu/kõrge viskoossusega läga, hõlpsasti ummistatav katte port |
Praeguse koguja kahjustus | Ükski mehaaniline kontakt (pihustipea ei võta ühendust praeguse kogujaga), mis sobib äärmiselt õhukeste voolukollektsionääride jaoks (näiteks vaskfoolium alla 6 μm) | Kaabits on otsese kontaktiga praeguse kollektoriga, mis võib kergelt kriimustada õhukest voolu kogujat. |
Ultraheli pihustamise pritsimise rakendamine akude väljale on laborist liikunud suurele - skaala tootmisele ja põhistsenaariumid hõlmavad järgmist:
3.1 liitium - ioon -aku elektroodi katmine
Positiivne elektrood: kattekoormaterjalid (NCM), liitium -raudfosfaat (LFP) jne. Alumiiniumfooliumi pinnal, mis sobib eriti kõrge - nikli kolmekoja jaoks (näiteks NCM811) - Seda tüüpi materjalil on äärmiselt kõrged nõuded katteta ühtluseks, vastasel juhul on ebaühtlaste kohalike reaktsioonide tõttu lihtne põhjustada termilist põgenemist.
Negatiivne elektrood: kattekihi grafiit ja räni - vaskfooliumi pinnal olevad materjalid (räni - põhinevad negatiivsed elektroodid on lihtne laiendada ja ühtlane kattekiht võib ringluse ajal rebenemist vähendada).
Eelised: parandage elektroodi pinnatiheduse järjepidevust (pinnatiheduse hälve <1%), vähendage "polarisatsiooni nähtust" aku laadimise ja tühjendamise ajal ning pikendada tsükli tööaega (seda saab suurendada 20%- 30%).
3.2 Kütuseelementide katalüsaatori kihi kattekiht
Kütuseelementide (näiteks vesinikukütuseelementide) tuumakomponent, "membraanielektrood (MEA)", tuleb katta prootonivahetusmembraanide pinnal (äärmiselt kallid) plaatinapõhised katalüsaatoritega. Ultraheli pihustamine võib katalüsaatori läga (plaatina osakeste dispersioon) pihustada 5 - 10 mikroni tilgaks, moodustades katalüsaatori kihi ühtlase paksusega (± 0,5 mikroni) ja plaatina kasutamise määr suureneb rohkem kui 60%-ni (traditsiooniline meetod on ainult 30%- 40%), mis vähendab oluliselt kulusid.
3.3 Tahke - oleku aku elektrolüütide katmine
Tahkete - oleku patareide (näiteks sulfiidi ja oksiidi tahkete elektrolüütide) elektrolüüt peab elektroodi pinnale moodustama pideva õhukese kihi (1 - 5 mikronit). Ultraheli pihustamise pihustamine võib vältida traditsioonilise katte "rõhukahjustusi", tagada, et elektrolüütide kiht on pragu - vaba ja parandama ioonide juhtivuse tõhusust.