در زنجیره تولید دستگاه های ذخیره انرژی جدید مانند باتری های لیتیوم - یون و سدیم - یونی ، تهیه دوغاب باتری یک گام اصلی در تعیین عملکرد محصول نهایی است. دوغاب باتری شامل ترکیبی از مواد فعال ، عوامل رسانا ، اتصال دهنده ها و حلالها به نسبت های خاص است. پراکندگی یکنواخت و کف آن - خصوصیات رایگان به طور مستقیم با کیفیت پوشش الکترود مرتبط است. وجود حباب ها در دوغاب می تواند منجر به نقصی مانند سوراخ های سوراخ و شکاف پوشش در ورق های الکترود ، کاهش تراکم الکترود ، تأثیرگذاری بر بار باتری و بازده تخلیه و عمر چرخه و حتی خطرات ایمنی شود. روشهای سنتی خنثی سازی ، مانند تخلیه خلاء و افزودن مدفوع شیمیایی ، ناکارآمد و انرژی - فشرده ای هستند ، یا ممکن است ناخالصی هایی را که بر عملکرد باتری تأثیر می گذارد ، معرفی کند. در برابر این زمینه ، فناوری اولتراسونیک ، با راندمان بالا ، دوستی محیطی و آلودگی ثانویه صفر ، به یک راه حل خلاقانه برای خنثی سازی دوغاب باتری تبدیل شده است.
ii. اصل اصلی دوغاب دوغاب باتری اولتراسونیک
فناوری Defoaming اولتراسونیک اثرات دوگانه انتقال کاویتاسیون و لرزش را برای از بین بردن کارآمد حباب های دوغاب باتری اعمال می کند. اصول اصلی آن را می توان به سه فرآیند اصلی تقسیم کرد:
1. اثر کاویتاسیون: "میکرو - انفجار" تخریب حباب
هنگامی که امواج اولتراسونیک (به طور معمول با فرکانس 20kHz - 1MHz) به یک سیستم دوغاب باتری اعمال می شود ، آنها نوسانات فشار دوره ای را در دوغاب ایجاد می کنند - بین فازهای فشرده سازی و کمبود. در مرحله کمبود ، فشار در دوغاب به شدت کاهش می یابد و تعداد زیادی از حفره های خلاء ریز (حباب های کاویتاسیون) را تشکیل می دهد. این حباب های کاویتاسیون به سرعت حباب های اطراف را جذب می کنند (از جمله میکرون - و حتی نانومتر - حباب های اندازه) ، و باعث افزایش مداوم آنها می شود. پس از آن ، در مرحله فشرده سازی ، فشار در دوغاب به سرعت بالا می رود. تحت فشار ، حباب های کاویتاسیون به سرعت منقبض شده و منفجر می شوند و باعث ایجاد فشار زیاد موضعی (حداکثر هزاران جو) و درجه حرارت بالا (حداکثر هزاران درجه سانتیگراد) می شوند ، همراه با امواج شوک شدید و جت های میکرو - این "میکرو - انفجار" - مانند فرآیند پارگی مستقیماً حباب های جذب شده را به هسته های حباب بسیار کوچک می شکند. این هسته ها ، برای حفظ ثبات بسیار کوچک هستند ، به سرعت با دوغاب اطراف ادغام می شوند یا از سیستم فرار می کنند و به یک اثر دفع کننده می رسند.
2. انتقال ارتعاش: مهاجرت و فرار حباب کارگردانی
هنگامی که سونوگرافی از طریق دوغاب پخش می شود ، ارتعاشات فرکانس بالا در مولکول ها و ذرات موجود در دوغاب را القا می کند (فرکانس ارتعاش با فرکانس سونوگرافی مطابقت دارد). این لرزش تعادل پایدار حباب ها را در دوغاب مختل می کند. حباب هایی که قبلاً به سطح ذرات ماده فعال وصل شده بودند یا توسط ویسکوزیته دوغاب "محدود" می شوند ، انرژی جنبشی را تحت عمل لرزش به دست می آورند و از نقاط ضمیمه آنها خلاص می شوند و به سمت سطح دوغاب مهاجرت می کنند. علاوه بر این ، لرزش ویسکوزیته موضعی دوغاب را کاهش می دهد ، مقاومت در برابر مهاجرت حباب و سرعت بخشیدن به تجمع حباب و فرار را کاهش می دهد. این اثر مهاجرت ارتعاش - برای دوغابهای باتری ویسکوزیته بسیار مهم است (مانند دوغاب کاتد باتری لیتیوم - یون ، که به طور معمول دارای ویسکوزیته 1000 - 5000MPa) هستند. این می تواند به طور موثری مشکل فرار حباب از دوغاب ویسکوزیته بالا را در هنگام خنثی کردن خلاء سنتی حل کند.
3. پراکندگی ثانویه: جلوگیری از بازسازی حباب
بر خلاف Defoamers شیمیایی ، فناوری اولتراسونیک نه تنها defoams بلکه ثانویه ذرات موجود در دوغاب را پراکنده می کند. ارتعاش و اثر کاویتاسیون اولتراسونیک هر ماده فعال و ماده رسانا را در دوغاب شکسته می کند و پراکندگی یکنواخت تری ایجاد می کند. این پراکندگی "حفره ها" ایجاد شده توسط جمع شدن ذرات را کاهش می دهد. این حفره ها به راحتی می توانند هوا را به دام بیندازند و حباب های جدیدی را تشکیل دهند. پراکندگی یکنواخت ذرات این حفره ها را پر می کند و احتمال تولید حباب ثانویه در منبع را کاهش می دهد. این به اثرات دوگانه "defoaming + پراکندگی" می رسد ، و باعث بهبود بیشتر کیفیت دوغاب می شود.
iii مزایای اصلی فناوری defoaming اولتراسونیک
در مقایسه با روشهای سنتی defoaming ، فناوری اولتراسونیک مزایای فنی قابل توجهی در Defoaming دوغاب باتری دارد ، که می تواند در چهار نکته زیر خلاصه شود:
1. راندمان بالایی و دامنه کاربرد گسترده
Defoaming Ultrasonic مدت زمان کوتاهی دارد (به طور معمول یک درمان واحد فقط چند دقیقه طول می کشد تا بیش از ده دقیقه ، به طور قابل توجهی کمتر از ده ها دقیقه مورد نیاز برای تخلیه خلاء) و می تواند حباب های ریز (از جمله حباب های اندازه نانو -) را از بین ببرد که با روش های سنتی از بین می روند. چه کم باشد - دوغاب ویسکوزیته آند (مانند دوغاب گرافیت برای باتری های لیتیوم - یونی) ، دوغاب کاتد ویسکوزیته یا دوغاب حاوی مواد فعال تخصصی مانند کربن سخت و سفید پروس برای باتری های سدیم - فناوری اولتراسونیک باعث کاهش کارآمد می شود. دوغابهای قابل اجرا از 100 تا 10،000 مگاپاسکال است که سیستم های دوغاب باتری های ذخیره انرژی جریان فعلی را پوشش می دهد. 2. سبز و آلودگی - رایگان ، اطمینان از عملکرد باتری
Defoaming Ultrasonic یک روش defoaming فیزیکی است که نیازی به عوامل خنثی کننده شیمیایی ندارد ، اساساً از تأثیر منفی باقیمانده عامل Defoaming بر عملکرد باتری جلوگیری می کند. اجزای ارگانیک موجود در دفع کننده های شیمیایی سنتی ممکن است با مواد فعال الکترود واکنش نشان دهند یا در هنگام دوچرخه سواری باتری تجزیه شوند ، گازها تولید کنند و منجر به تخریب ظرفیت شوند. از طرف دیگر ، فناوری اولتراسونیک فقط از نظر جسمی حباب ها را بدون تغییر ترکیب شیمیایی دوغاب می شکند ، بنابراین عملکرد الکتروشیمیایی و ایمنی باتری را به حداکثر می رساند. علاوه بر این ، این فناوری هیچ فاضلاب یا گاز اگزوز تولید نمی کند و با فلسفه توسعه "تولید سبز" صنعت انرژی جدید هماهنگ است.
3. سازگاری فرآیند قوی و ادغام آسان در خطوط تولید
تجهیزات defoaming اولتراسونیک نسبتاً جمع و جور است و می تواند با انعطاف پذیری در خطوط تولید دوغاب باتری موجود ادغام شود. از آن می توان به عنوان یک واحد defoaming مستقل استفاده کرد که بین مخزن مخلوط دوغاب و دستگاه پوشش نصب شده است. همچنین می توان آن را با یک دستگاه اختلاط ترکیب کرد تا یک سیستم یکپارچه "مخلوط کردن + defoaming ultrasonic" یکپارچه شود و امکان آماده سازی همزمان دوغاب و defoaming را فراهم کند. علاوه بر این ، پارامترهای تجهیزات اولتراسونیک (مانند فرکانس ، قدرت و زمان پردازش) می توانند دقیقاً از طریق یک سیستم کنترل خودکار تنظیم شوند و این امکان را فراهم می کند که فرآیند خنثی سازی بر اساس فرمولاسیون و ویژگی های دوغاب های مختلف (مانند نوع ماده فعال ، ویسکوزیته و محتوای جامد) بهینه سازی شود ، متناسب با الزامات انعطاف پذیری خط تولید.
4. کاهش هزینه های تولید و بهبود ثبات تولید
از نظر هزینه های عملیاتی طولانی - مدت طولانی ، Defoaming Ultrasonic از انرژی کمتری نسبت به تخلیه خلاء استفاده می کند (که به یک سطح خلاء مداوم مداوم نیاز دارد و انرژی زیادی را مصرف می کند) و هزینه های تهیه و افزودن هزینه های شیمیایی را از بین می برد. از نظر ثبات تولید ، Defoaming اولتراسونیک یک اثر خنثی سازی پایدار ارائه می دهد ، کمتر تحت تأثیر تغییرات دسته ای دوغاب و تغییر در دمای محیط و رطوبت قرار می گیرد. این باعث می شود میزان ضایعات الکترود ناشی از نقص ناقص ، بهبود عملکرد و پایداری خط تولید کاهش یابد. داده های کاربردی برخی از تولید کنندگان باتری نشان می دهد که استفاده از فناوری Defoaming اولتراسونیک ، نرخ نقص سوراخ الکترود را 30 ٪ - 50 ٪ ، افزایش عمر چرخه باتری (بار 1C و تخلیه) 10 ٪ - 15 ٪ کاهش داده و هزینه های کلی تولید را 8 ٪ - 12 ٪ کاهش داده است.