U proizvodnom lancu novih uređaja za skladištenje energije kao što su litij - ion i natrij - ionske baterije, priprema suspenzije baterije je ključni korak u određivanju performansi konačnog proizvoda. Slaba baterija sastoji se od mješavine aktivnih materijala, provodnih sredstava, veziva i otapala u određenim proporcijama. Njegova ujednačena disperzija i pjena - slobodna svojstva izravno su povezana s kvalitetom premaza elektroda. Prisutnost mjehurića u sušinu može dovesti do oštećenja poput rupica i prekrivanja praznina u listovima elektroda, smanjenja gustoće elektrode, utječući na naboj i učinkovitost punjenja baterije i životni vijek ciklusa, pa čak i postavljanje sigurnosnih rizika. Tradicionalne metode depoaminga, poput vakuumskog depoamiranja i dodavanja kemijskih depoamera, ili su neučinkovite i energetske - intenzivne, ili mogu uvesti nečistoće koje utječu na performanse baterije. U skladu s ovom pozadinom, ultrazvučna tehnologija, s njegovom visokom učinkovitošću, okolišnom prijateljstvom i nultom sekundarnom zagađenjem, postala je inovativno rješenje za pucanje baterije.
Ii. Osnovni princip ultrazvučne suspenzije baterija
Ultrazvučna tehnologija defoaminga koristi dvostruke učinke prijenosa kavitacije i vibracija kako bi se učinkovito eliminirao mjehuriće u suspenziji baterije. Njegovi temeljni principi mogu se podijeliti u tri ključna procesa:
1. Kavitacijski učinak: Uništavanje mjehurića "mikro - eksplozija"
Kada se ultrazvučni valovi (obično s frekvencijom od 20 kHz - 1MHz) primjenjuju na sustav suspenzija za bateriju, oni stvaraju periodične fluktuacije tlaka unutar suspenzije - alternativno između faza kompresije i razrjeđivanja. Tijekom faze razrjeđivanja, tlak u suspenziji naglo opada, formirajući veliki broj sitnih vakuumskih šupljina (kavitacijski mjehurići). Ovi kavitacijski mjehurići brzo apsorbiraju okolne mjehuriće (uključujući Micron -, pa čak i nanometar - mjehuriće veličine), uzrokujući da se njihov volumen kontinuirano povećava. Nakon toga, tijekom faze kompresije, pritisak u suspenziji brzo raste. Pod pritiskom, kavitacijski mjehurići brzo se ubacuju i implodiraju, stvarajući lokalizirani prolazni visoki tlak (do tisuće atmosfera) i visoku temperaturu (do tisuće stupnjeva Celzijevih), popraćenih intenzivnim udarnim valovima i mikro - jetovima. Ova "mikro - eksplozija" - poput postupka rupture izravno razbija adsorbirane mjehuriće u izuzetno male jezgre mjehurića. Ove jezgre, premale za održavanje stabilnosti, brzo se spajaju s okolnom suspenzijom ili bijega iz sustava, postižući učinak depoaminga.
2. Prijenos vibracija: usmjerena migracija mjehurića i bijeg
Kada se ultrazvuk širi kroz suspenziju, on također inducira visoke - frekvencijske vibracije u molekulama i česticama unutar suspenzije (frekvencija vibracija odgovara frekvenciji ultrazvuka). Ova vibracija narušava stabilnu ravnotežu mjehurića unutar suspenzije. Mjehurići prethodno pričvršćeni na površinu čestica aktivnog materijala ili "vezani" kinetičkom energijom viskoznosti suspenzije pod djelovanjem vibracija, oslobodeći se od njihovih točaka pričvršćivanja i migrirajući prema površini suspenzije. Nadalje, vibracija smanjuje lokalnu viskoznost suspenzije, smanjujući otpornost na migraciju mjehurića i ubrzanje agregacije mjehurića i bijeg. Ova vibracija - Potpomognuta migracijski učinak posebno je važna za sumovine s visokim - viskoznim baterijama (poput katodnih katoda litij - ionske baterije, koje obično imaju viskoznost od 1000 - 5000MPA ・ S). Učinkovito može riješiti problem bijega s mjehurićima iz visokih - viskoznih kaša tijekom tradicionalnog vakuumskog depoamiranja.
3. Sekundarna disperzija: Sprječavanje regeneracije mjehurića
Za razliku od kemijskih depoamerica, ultrazvučna tehnologija ne samo da se deporava, već i sekundarno raspršuje čestice u suspenziji. Ultrazvučni vibracija i kavitacijski učinak razbijaju bilo koji aktivni materijal i vodljivu agregatu u kašici, stvarajući ujednačenu disperziju. Ova disperzija smanjuje "praznine" formirane aglomeracijom čestica. Ove praznine mogu lako zarobiti zrak i formirati nove mjehuriće. Ujednačena disperzija čestica ispunjava ove praznine, smanjujući vjerojatnost sekundarnog stvaranja mjehurića na izvoru. To postiže dvostruke učinke "depoaming + disperzije", dodatno poboljšavajući kvalitetu gnoja.
Iii. Temeljne prednosti ultrazvučne tehnologije depoaming
U usporedbi s tradicionalnim metodama defoaminga, ultrazvučna tehnologija pokazuje značajne tehničke prednosti u defoamingu suspenzija baterija, koje se mogu sažeti u sljedeće četiri točke:
1. Visoka učinkovitost defoaminga i širok raspon primjene
Ultrazvučno depoaming ima kratko trajanje (obično jedan tretman traje samo nekoliko minuta do više od deset minuta, znatno manje od desetaka minuta potrebnih za usisavanje) i može eliminirati sitne mjehuriće (uključujući mjehuriće veličine nano -) koje je teško ukloniti tradicionalnim metodama. Bilo da se radi o niskoj - Anodnoj suspenziji viskoznosti (poput grafitne suspenzije za litij - ionske baterije), visoke - katodne suspenzije viskoznosti ili kaše koje sadrže specijalizirane aktivne materijale poput tvrdog ugljika i pruske bijele boje za natrij - ionske baterija Primjenjive surove kreću se od 100 do 10 000 MPa · s, koje pokrivaju sustave suspenzije trenutnih mainstream baterija za skladištenje energije. 2. Zeleno i zagađenje - besplatno, osiguravajući performanse baterije
Ultrazvučno depoaming fizička je metoda depoaminga koja ne zahtijeva kemijska sredstva za defoaming, u osnovi izbjegavajući negativan utjecaj ostataka agensa za defoaming na performanse baterije. Organske komponente u tradicionalnim kemijskim depoamerima mogu reagirati s aktivnim materijalima elektroda ili se razgraditi tijekom biciklizma baterije, stvarajući plinove i dovodeći do degradacije kapaciteta. Ultrazvučna tehnologija, s druge strane, samo fizički razbija mjehuriće bez promjene kemijskog sastava suspenzije, maksimizirajući tako elektrokemijske i sigurnosne performanse baterije. Nadalje, ova tehnologija ne proizvodi otpadne vode ili ispušni plin, usklađujući se s filozofijom razvoja nove energetske industrije "zelene proizvodnje".
3. Snažna kompatibilnost procesa i jednostavna integracija u proizvodne linije
Ultrazvučna oprema za defoaming relativno je kompaktna i može se fleksibilno integrirati u postojeće proizvodne linije za pripremu suspenzija za baterije. Može se koristiti kao samostalna jedinica za defoaming, instalirana između spremnika za miješanje suspenzije i stroja za oblaganje. Također se može kombinirati s uređajem za miješanje kako bi se stvorio integrirani sustav "miješanja + ultrazvučno defoaming", omogućavajući istodobnu pripremu suspenzije i depoaming. Nadalje, parametri ultrazvučne opreme (poput frekvencije, snage i vremena obrade) mogu se precizno prilagoditi automatiziranim upravljačkim sustavom, omogućavajući optimiziranje procesa defoaming na temelju formulacije i karakteristika različitih vrsta (poput aktivnog tipa sastojaka, viskoznosti i sadržaja solida), prilagođavanja fleksibilnosti proizvodnje.
4. Smanjeni troškovi proizvodnje i poboljšana stabilnost proizvodnje
U pogledu dugog - oročenih operativnih troškova, ultrazvučno depoaming troši manje energije od vakuuma (što zahtijeva kontinuiranu visoku razinu vakuuma i troši puno energije) i eliminira troškove nabave i dodavanja kemijskih depoamera. U pogledu stabilnosti proizvodnje, ultrazvučni defoaming nudi stabilan učinak defoaming -a, manje pod utjecajem varijacija serije i promjene u temperaturi i vlažnosti okoline. To smanjuje brzinu otpada elektrode uzrokovanu nepotpunim depoamiranjem, poboljšavajući prinos i stabilnost proizvodne linije. Podaci o aplikaciji nekih proizvođača baterija pokazuju da je upotreba ultrazvučne tehnologije defoaminga smanjila stope oštećenja propuha za 30%- 50%, povećani vijek trajanja ciklusa baterije (1C punjenje i ispuštanje) za 10%- 15%, a smanjene ukupne troškove proizvodnje za 8%- 12%.