1। मुख्य प्रक्रिया सिद्धांत
बैटरी इलेक्ट्रोड की तैयारी में, अल्ट्रासोनिक एटमाइजेशन स्प्रेइंग की प्रक्रिया को 4 प्रमुख चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
1.1 इलेक्ट्रोड स्लरी की तैयारी: सक्रिय सामग्री (जैसे कि लाइफपो कण), बाइंडर्स (जैसे कि पीवीडीएफ), प्रवाहकीय एजेंट (जैसे कार्बन ब्लैक) को मिलाएं (जैसे कि एनएमपी) (जैसे एनएमपी) एक समान घोल बनाने के लिए (ठोस सामग्री आमतौर पर 40%है) स्प्रे "कच्चे सामग्री" -
1.2 स्लरी डिलीवरी और एटमाइजेशन: सटीक जलसेक पंप के माध्यम से अल्ट्रासोनिक एटमाइजेशन हेड तक घोल दिया जाता है। एटमाइजेशन हेड का पीज़ोइलेक्ट्रिक वाइब्रेटर एक उच्च के उत्तेजना के तहत हिंसक रूप से कंपन करता है। आवृत्ति विद्युत सिग्नल (आमतौर पर 20kHz। 100kHz), 1 के व्यास के साथ छोटे बूंदों में घोल को तोड़ते हुए।
1.3 बूंदों की दिशात्मक वितरण: परमाणु घोल की बूंदों को एक वाहक गैस (जैसे शुष्क हवा, नाइट्रोजन) द्वारा एक स्थिर स्प्रे बीम बनाने के लिए संचालित किया जाता है, जो चलती वर्तमान कलेक्टर सतह पर सटीक रूप से छिड़काव किया जाता है (वर्तमान कलेक्टर को आमतौर पर एक कन्वेयर बेल्ट द्वारा लगातार ले जाया जाता है)।
1.4 कोटिंग गठन और सुखाने: बूंदें जल्दी फैलती हैं और एक सतत कोटिंग बनाने के लिए वर्तमान कलेक्टर की सतह पर फ्यूज करती हैं, और फिर सुखाने वाले चैनल (विलायक को हटाने के लिए) में प्रवेश करती हैं, अंततः एक निश्चित मोटाई के साथ एक इलेक्ट्रोड कोटिंग बनाते हैं (आमतौर पर 5 - 200 माइक्रोन)।
2। पारंपरिक इलेक्ट्रोड कोटिंग प्रौद्योगिकी की तुलना में मुख्य लाभ
बैटरी इलेक्ट्रोड निर्माण में, पारंपरिक प्रौद्योगिकियों (जैसे ब्लेड कोटिंग और स्लिट कोटिंग) में खराब कोटिंग एकरूपता, उच्च सामग्री अपशिष्ट और उच्च चिपचिपाहट/उच्च ठोस सामग्री घोल के लिए कमजोर अनुकूलन क्षमता जैसी समस्याएं होती हैं। अल्ट्रासोनिक एटमाइजेशन स्प्रेइंग के फायदे विशेष रूप से प्रमुख हैं:
वस्तु | अल्ट्रासोनिक स्प्रे | पारंपरिक डॉक्टर ब्लेड / स्लॉट कोटिंग |
कोटिंग एकरूपता | बूंदें ठीक और केंद्रित हैं, कोटिंग मोटाई विचलन को ± 1%के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, और "एज थिकिंग" और "पिनहोल" जैसे कोई दोष नहीं हैं। | घोल की चिपचिपाहट के उतार -चढ़ाव के लिए अतिसंवेदनशील, मोटाई विचलन आमतौर पर ± 5%है। 10%, और सामग्री आसानी से किनारे पर जमा हो जाती है |
भौतिक उपयोग | बूंदें अत्यधिक दिशात्मक हैं, लगभग बहाव से मुक्त हैं, और उपयोग दर 85% तक पहुंचती है। 95% (सक्रिय सामग्री की लागत अधिक है, इसलिए यह लाभ महत्वपूर्ण है) | स्लरी को बने रहना और ड्रिप करना आसान है, और उपयोग की दर केवल 50%है - 70% |
कोटिंग मोटाई नियंत्रण | अल्ट्रा - पतली कोटिंग्स (नीचे 1 माइक्रोन से नीचे) लगातार समायोज्य मोटाई के साथ प्राप्त की जा सकती है, उच्च ऊर्जा घनत्व बैटरी के लिए उपयुक्त (पतली कोटिंग्स शॉर्टन आयन प्रसार पथ) | अल्ट्रा तैयार करना मुश्किल है - पतली कोटिंग्स <10 माइक्रोन, और मोटाई समायोजन रेंज संकीर्ण है |
घोल अनुकूलनशीलता | उच्च ठोस सामग्री (> 60%), उच्च चिपचिपाहट (> 1000cp) slurries को संभाल सकते हैं, विलायक उपयोग को कम करें (अधिक पर्यावरण के अनुकूल) | उच्च ठोस सामग्री/उच्च चिपचिपापन घोल के लिए खराब अनुकूलन, कोटिंग पोर्ट को बंद करने के लिए आसान |
वर्तमान कलेक्टर को नुकसान | कोई यांत्रिक संपर्क (एटमाइज़र हेड वर्तमान कलेक्टर से संपर्क नहीं करता है), बेहद पतले वर्तमान कलेक्टरों के लिए उपयुक्त (जैसे कि 6μM से नीचे का तांबा पन्नी) | खुरचनी वर्तमान कलेक्टर के साथ सीधे संपर्क में है, जो आसानी से पतले वर्तमान कलेक्टर को खरोंच कर सकता है। |
बैटरी के क्षेत्र में अल्ट्रासोनिक एटमाइजेशन का अनुप्रयोग प्रयोगशाला से बड़े पैमाने पर उत्पादन में स्थानांतरित हो गया है, और मुख्य परिदृश्यों में शामिल हैं:
3.1 लिथियम - आयन बैटरी इलेक्ट्रोड कोटिंग
सकारात्मक इलेक्ट्रोड: कोटिंग टर्नरी सामग्री (NCM), लिथियम आयरन फॉस्फेट (LFP), आदि। इस प्रकार की सामग्री में कोटिंग एकरूपता के लिए अत्यधिक उच्च आवश्यकताएं हैं, अन्यथा असमान स्थानीय प्रतिक्रियाओं के कारण थर्मल भगोड़ा का कारण बनाना आसान है।
नकारात्मक इलेक्ट्रोड: कोटिंग ग्रेफाइट और सिलिकॉन - कॉपर पन्नी की सतह पर आधारित सामग्री (सिलिकॉन - आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड का विस्तार करना आसान है, और समान कोटिंग परिसंचरण के दौरान टूटना को कम कर सकती है)।
लाभ: इलेक्ट्रोड सतह घनत्व (सतह घनत्व विचलन <1%) की स्थिरता में सुधार करें, बैटरी चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान "ध्रुवीकरण घटना" को कम करें, और चक्र जीवन का विस्तार करें (20%तक बढ़ाया जा सकता है। 30%)।
3.2 ईंधन सेल उत्प्रेरक परत कोटिंग
ईंधन कोशिकाओं (जैसे हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं) के मुख्य घटक, "झिल्ली इलेक्ट्रोड (एमईए)", प्लैटिनम के साथ लेपित होने की आवश्यकता है। प्रोटॉन विनिमय झिल्ली (बेहद महंगी) की सतह पर आधारित उत्प्रेरक। अल्ट्रासोनिक एटमाइजेशन स्प्रेइंग उत्प्रेरक घोल (प्लैटिनम कण फैलाव) को 5 में परमाणित कर सकता है। 10 माइक्रोन बूंदों, एक समान मोटाई (± 0.5 माइक्रोन) के साथ एक उत्प्रेरक परत का निर्माण कर सकता है, और प्लैटिनम उपयोग दर 60%से अधिक तक बढ़ जाती है (पारंपरिक विधि केवल 30%- 40%है), जो लागत को बहुत कम करती है।
3.3 ठोस - स्टेट बैटरी इलेक्ट्रोलाइट कोटिंग
ठोस के इलेक्ट्रोलाइट - राज्य बैटरी (जैसे सल्फाइड और ऑक्साइड ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स) को इलेक्ट्रोड सतह पर एक निरंतर पतली परत (1 - 5 माइक्रोन) बनाने की आवश्यकता होती है। अल्ट्रासोनिक एटमाइजेशन स्प्रेइंग पारंपरिक कोटिंग के "दबाव क्षति" से बच सकता है, यह सुनिश्चित करें कि इलेक्ट्रोलाइट परत दरार है। मुक्त है, और आयन चालन दक्षता में सुधार करें।