Dans la chaîne de production de nouveaux dispositifs de stockage d'énergie tels que le lithium - ion et les batteries sodium - ion, la préparation de la suspension de batterie est une étape clé pour déterminer les performances du produit final. La suspension de batterie se compose d'un mélange de matériaux actifs, d'agents conducteurs, de liants et de solvants dans des proportions spécifiques. Sa dispersion uniforme et sa mousse - Les propriétés libres sont directement liées à la qualité du revêtement d'électrode. La présence de bulles dans la suspension peut entraîner des défauts tels que les trous d'épingle et les écarts de revêtement dans les feuilles d'électrode, réduisant la densité des électrodes, affectant l'efficacité de la charge et la décharge de la batterie et la durée de vie du cycle, et même la pose de risques de sécurité. Les méthodes de dédouage traditionnelles, telles que le défoaming à l'aspirateur et l'ajout de désacles chimiques, sont soit inefficaces et énergétiques, ou peuvent introduire des impuretés qui affectent les performances de la batterie. Dans cette toile de fond, la technologie ultrasonique, avec sa grande efficacité, sa convivialité environnementale et sa pollution secondaire zéro, est devenue une solution innovante pour le dédouanement de la boue de batterie.
Ii Le principe central de la suspension de la boue de batterie à ultrasons
La technologie de dédouage à ultrasons exploite les effets doubles de la transmission de la cavitation et des vibrations pour éliminer efficacement les bulles dans la suspension de la batterie. Ses principes principaux peuvent être divisés en trois processus clés:
1. Effet de cavitation: "micro - explosion" Destruction de bulles
Lorsque des ondes ultrasoniques (généralement avec une fréquence de 20 kHz - 1 MHz) sont appliquées à un système de suspension de batterie, elles produisent des fluctuations de pression périodiques dans la suspension - alternatives entre les phases de compression et de raréfaction. Pendant la phase de raréfaction, la pression dans la suspension baisse fortement, formant un grand nombre de minuscules cavités sous vide (bulles de cavitation). Ces bulles de cavitation absorbent rapidement les bulles environnantes (y compris les bulles de micron - et même les bulles de taille), ce qui fait augmenter leur volume en continu. Par la suite, pendant la phase de compression, la pression dans la suspension augmente rapidement. Sous la pression, les bulles de cavitation se contractent rapidement et implosent, générant une haute pression transitoire localisée (jusqu'à des milliers d'atmosphères) et une température élevée (jusqu'à des milliers de degrés Celsius), accompagnée d'ondes de choc intenses et de micro - jets. Ce "micro - explosion" - Le processus de rupture comme la rupture brise directement les bulles adsorbées en noyaux de bulle extrêmement petits. Ces noyaux, étant trop petits pour maintenir la stabilité, fusionnent rapidement avec la suspension environnante ou s'échappe du système, réalisant un effet de défilage.
2. Transmission de vibrations: migration et évasion des bulles dirigées
Lorsque l'échographie se propage à travers la suspension, elle induit également des vibrations de fréquence élevées dans les molécules et les particules dans la suspension (la fréquence des vibrations correspond à la fréquence d'échographie). Cette vibration perturbe l'équilibre stable des bulles dans la suspension. Des bulles précédemment attachées à la surface des particules de matériau actif ou "liées" par la viscosité de la viscosité gain de l'énergie cinétique sous l'action de vibration, se libérant de leurs points d'attachement et migrant vers la surface du suspension. De plus, les vibrations réduisent la viscosité locale de la suspension, réduisant la résistance à la migration des bulles et accélérant l'agrégation et l'évasion des bulles. Cette vibration - l'effet de migration assistée est particulièrement important pour les boues de batterie à haute viscosité (comme les boues de cathode de batterie au lithium - ion, qui ont généralement une viscosité de 1000 - 5000MPA ・ s). Il peut résoudre efficacement le problème de l'échappement de bulles des slurries élevées à la viscosité pendant la déshabitation traditionnelle à l'aspiration.
3. Dispersion secondaire: prévenir la régénération des bulles
Contrairement à des défoamères chimiques, la technologie à ultrasons non seulement les déshabille, mais aussi le secondaire disperse les particules dans la suspension. L'effet de vibration et de cavitation à ultrasons brise tout matériau actif et les agrégats d'agent conducteur dans la suspension, créant une dispersion plus uniforme. Cette dispersion réduit les "vides" formés par l'agglomération des particules. Ces vides peuvent facilement piéger l'air et former de nouvelles bulles. La dispersion uniforme des particules remplit ces vides, réduisant la probabilité de génération de bulles secondaires à la source. Cela réalise les deux effets de «Defoaming + Dispersion», améliorant davantage la qualité de la suspension.
Iii. Avantages fondamentaux de la technologie de défilage à ultrasons
Par rapport aux méthodes de dédouage traditionnelles, la technologie à ultrasons présente des avantages techniques importants dans le décroaming de la lisier de batterie, qui peut être résumé dans les quatre points suivants:
1. Efficacité de défilage élevée et large gamme d'applications
Le défoaming à ultrasons a une courte durée (généralement un seul traitement ne prend que quelques minutes à plus de dix minutes, nettement inférieur aux dizaines de minutes nécessaires pour le défoaming à vide) et peut éliminer de minuscules bulles (y compris les bulles de nano - de taille) qui sont difficiles à éliminer avec des méthodes traditionnelles. Qu'il s'agisse de la suspension à la viscosité de la viscosité (comme une suspension de graphite pour les batteries au lithium - ion), une suspension de cathode à viscosité élevée, ou des boueries contenant des matériaux actifs spécialisés tels que le carbone dur et le blanc prussien pour les batteries de sodium - ion, la technologie ultrasonique fournit un défoaming efficace. Les suspensions applicables varient de 100 à 10 000 MPa · s, couvrant les systèmes de suspension des batteries de stockage d'énergie grand public actuelles. 2. Vert et pollution - Gratuit, assurant des performances de la batterie
Defoaming à ultrasons est une méthode de dédouage physique qui ne nécessite aucun agent de dédouage chimique, évitant fondamentalement l'impact négatif des résidus d'agent de défilage sur les performances de la batterie. Les composants organiques des défoamères chimiques traditionnels peuvent réagir avec les matériaux actifs de l'électrode ou se décomposer pendant le cycle de la batterie, produisant des gaz et conduisant à une dégradation de la capacité. La technologie ultrasonique, en revanche, ne brise physiquement les bulles sans modifier la composition chimique de la suspension, maximisant ainsi les performances électrochimiques et de sécurité de la batterie. En outre, cette technologie ne produit pas d'eaux usées ni de gaz d'échappement, s'alignant sur la philosophie de développement "Green Manufacturing" de la nouvelle industrie de l'énergie.
3. Compatibilité des processus forte et intégration facile dans les lignes de production
L'équipement de dédouage à ultrasons est relativement compact et peut être intégré de manière flexible dans les lignes de production existantes de préparation de lisier de batterie. Il peut être utilisé comme une unité de dédouage autonome, installé entre le réservoir de mélange de suspension et la machine à revêtement. Il peut également être combiné avec un dispositif de mélange pour former un système intégré "mélange + ultrasonore", permettant une préparation et un défilage simultanés. En outre, les paramètres de l'équipement à ultrasons (tels que la fréquence, la puissance et le temps de traitement) peuvent être ajustés avec précision via un système de contrôle automatisé, permettant à l'optimisation du processus de diffoaming en fonction de la formulation et des caractéristiques de différentes boues (telles que le type d'ingrédient actif, la viscosité et le contenu des solides), l'adaptation aux exigences de flexibilité de la ligne de production.
4. Réduction des coûts de production et amélioration de la stabilité de la production
En termes de coûts d'exploitation à long terme, le défoaming à ultrasons consomme moins d'énergie que le désabonnement à l'aspirateur (ce qui nécessite un niveau de vide élevé continu et consomme beaucoup d'énergie), et élimine les coûts d'approvisionnement et d'addition des défoamères chimiques. En termes de stabilité de la production, le défoaming à ultrasons offre un effet de défilage stable, moins affecté par les variations de lots de lisier et les changements de température ambiante et d'humidité. Cela réduit le taux de ferraille d'électrode causé par un défilage incomplet, l'amélioration du rendement et de la stabilité de la ligne de production. Les données d'application de certains fabricants de batteries montrent que l'utilisation de la technologie de dédouage à ultrasons a réduit les taux de défaut de trou d'électrode de 30% - 50%, une augmentation de la durée de vie du cycle de batterie (charge et décharge) de 10% - 15% et réduit les coûts de production globaux de 8% - 12%.