Na cadea de produción de novos dispositivos de almacenamento de enerxía como o litio - ión e as baterías de ións de sodio, a preparación da lama da batería é un paso clave para determinar o rendemento do produto final. A purga da batería consiste nunha mestura de materiais activos, axentes condutores, ligantes e disolventes en proporcións específicas. A súa dispersión uniforme e a escuma - As propiedades libres están directamente relacionadas coa calidade do revestimento de electrodos. A presenza de burbullas na suspensión pode levar a defectos como os buracos e o revestimento das follas de electrodos, reducindo a densidade de electrodos, afectando a eficiencia de carga e descarga da batería e a vida en bicicleta e incluso supoñen riscos de seguridade. Os métodos tradicionais de defoaming, como a defoaming ao baleiro e a adición de defoamers químicos, son ineficientes e enerxía - intensivos, ou poden introducir impurezas que afecten o rendemento da batería. Fronte a este contexto, a tecnoloxía ultrasónica, coa súa alta eficiencia, amabilidade ambiental e contaminación secundaria cero, converteuse nunha innovadora solución para a defoamación de baterías.
II. O principio fundamental da batería ultrasónica defoaming
A tecnoloxía de defoaming ultrasónico aproveita os dobres efectos da transmisión de cavitación e vibracións para eliminar de xeito eficiente as burbullas na batería. Os seus principios fundamentais pódense dividir en tres procesos clave:
1. Efecto de cavitación: destrución de burbullas "micro - explosión"
Cando as ondas ultrasónicas (normalmente cunha frecuencia de 20kHz - 1MHz) aplícanse a un sistema de suspensión de baterías, producen flutuacións de presión periódicas dentro da suspensión, que se alteran entre as fases de compresión e rarefacción. Durante a fase de rarefacción, a presión na suspensión cae bruscamente, formando un gran número de minúsculas cavidades ao baleiro (burbullas de cavitación). Estas burbullas de cavitación absorben rapidamente as burbullas circundantes (incluíndo micron - e incluso nanómetro - burbullas de tamaño), facendo que o seu volume aumente continuamente. Posteriormente, durante a fase de compresión, a presión na suspensión aumenta rapidamente. Baixo a presión, a cavitación burbulla rapidamente contrae e implodar, xerando alta presión transitoria localizada (ata miles de atmosferas) e alta temperatura (ata miles de graos centígrados), acompañados de intensas ondas de choque e micro - chorros. Este "micro - explosión" - Como o proceso de ruptura rompe directamente as burbullas adsorbidas en núcleos de burbullas extremadamente pequenos. Estes núcleos, sendo demasiado pequenos para manter a estabilidade, fusionan rapidamente coa lama circundante ou escapan do sistema, logrando un efecto defoamante.
2. Transmisión de vibracións: migración e fuga de burbullas dirixidas
Cando a ecografía se propaga a través da suspensión, tamén induce vibracións altas de frecuencia nas moléculas e partículas dentro da suspensión (a frecuencia da vibración coincide coa frecuencia de ultrasóns). Esta vibración perturba o equilibrio estable das burbullas dentro da lamblaxe. As burbullas anteriormente unidas á superficie das partículas de material activo ou "ligadas" pola enerxía de viscosidade da suspensión gañan enerxía cinética baixo a acción da vibración, liberándose dos seus puntos de apego e migrando cara á superficie de suspensión. Ademais, a vibración reduce a viscosidade local da suspensión, reducindo a resistencia á migración de burbullas e acelerando a agregación e a fuga de burbullas. Esta vibración - O efecto migratorio asistido é particularmente importante para as lanterías de batería de alta viscosidade (como as ligas do cátodo de batería de litio - ións, que normalmente teñen unha viscosidade de 1000 - 5000MPA ・ s). Pode resolver eficazmente o problema da escapada de burbullas de altas - viscosidade durante a defoaming tradicional ao baleiro.
3. Dispersión secundaria: prevención da rexeneración de burbullas
A diferenza dos defoamers químicos, a tecnoloxía ultrasónica non só defoams, senón tamén o secundario dispersa as partículas na suspensión. O efecto de vibración e cavitación ultrasónica rompe calquera material activo e agregados de axentes condutores na suspensión, creando unha dispersión máis uniforme. Esta dispersión reduce os "baleiros" formados por aglomeración de partículas. Estes baleiros poden atrapar facilmente o aire e formar novas burbullas. A dispersión uniforme de partículas enche estes baleiros, reducindo a probabilidade de xeración de burbullas secundarias na fonte. Isto consegue os dobres efectos da "defoaming + dispersión", mellorando aínda máis a calidade da luxo.
Iii. Vantaxes básicas da tecnoloxía de defoaming ultrasóns
En comparación cos métodos tradicionais de defoaming, a tecnoloxía ultrasónica presenta importantes vantaxes técnicas na defoaming da batería, que se pode resumir nos seguintes catro puntos:
1. Alta eficiencia de defoaming e ampla gama de aplicacións
A defoamación por ultrasóns ten unha curta duración (normalmente un único tratamento leva só uns minutos a máis de dez minutos, significativamente menos que as decenas de minutos necesarios para a defoaming ao baleiro) e poden eliminar pequenas burbullas (incluíndo burbullas de tamaño nano) difíciles de eliminar con métodos tradicionais. Tanto se é baixa - Slurry de ánodo de viscosidade (como a purga de grafito para baterías de iones de litio), alta - Viscosidade cátodo de lama ou lousas que conteñen materiais activos especializados como o carbono duro e o branco prusiano para baterías de iones, a tecnoloxía ultrasónica ofrece unha eficiencia eficiente. As pantalóns aplicables oscilan entre 100 e 10.000 MPa · s, cubrindo os sistemas de luxo das baterías de almacenamento de enerxía correntes. 2. Verde e contaminación - GRATIS, asegurando o rendemento da batería
A defoaming por ultrasóns é un método de defoaming físico que non require axentes de defoamación química, evitando fundamentalmente o impacto negativo do residuo de axentes de defoaming no rendemento da batería. Os compoñentes orgánicos dos defoamers químicos tradicionais poden reaccionar con materiais activos do electrodo ou descompoñerse durante o ciclismo da batería, producir gases e levar á degradación da capacidade. A tecnoloxía ultrasónica, por outra banda, só rompe físicamente as burbullas sen alterar a composición química da suspensión, maximizando así o rendemento electroquímico e de seguridade da batería. Ademais, esta tecnoloxía non produce augas residuais nin gas de escape, aliñándose coa filosofía de desenvolvemento de "fabricación verde" da nova industria enerxética.
3. Forte compatibilidade do proceso e fácil integración nas liñas de produción
Os equipos de defoaming ultrasóns son relativamente compactos e pódense integrar de xeito flexible nas liñas de produción de preparación de láminas de batería existentes. Pódese usar como unidade de defoaming autónoma, instalada entre o tanque de mestura de suspensión e a máquina de revestimento. Tamén se pode combinar cun dispositivo de mestura para formar un sistema integrado de "mestura + ultrasóns", permitindo a preparación e defoaming simultáneas simultáneas. Ademais, os parámetros de equipos ultrasónicos (como a frecuencia, a potencia e o tempo de procesamento) pódense axustar con precisión a través dun sistema de control automatizado, permitindo que o proceso de defoaming se optimice en función da formulación e características de diferentes deslizamentos (como o tipo de ingrediente activo, a viscosidade e o contido de sólidos), adaptación aos requisitos de flexibilidade da liña de produción.
4. Reducir os custos de produción e mellorar a estabilidade da produción
En termos de custos operativos a longo prazo, a defoaming ultrasónica consume menos enerxía que a defoaming ao baleiro (que require un nivel de baleiro alto continuo e consume moita enerxía) e elimina os custos de adquisición e adición de defoamers químicos. En termos de estabilidade da produción, a defoaming ultrasónica ofrece un efecto de defoaming estable, menos afectado polas variacións de lotes de lama e cambios na temperatura e humidade ambiente. Isto reduce a taxa de chatarra de electrodos causada por defoaming incompleto, mellorando o rendemento e a estabilidade da liña de produción. Os datos das aplicacións dalgúns fabricantes de baterías mostran que o uso de tecnoloxía de defoaming ultrasónico reduciu as taxas de defecto do boca de electrodos nun 30%- 50%, aumentou a vida do ciclo da batería (carga e descarga) nun 10%- 15%e reduciu os custos de produción global nun 8%- 12%.