1. Princip temeljnog procesa
U pripremi elektroda baterija, proces prskanja ultrazvučne atomizacije može se podijeliti u 4 ključna koraka:
1.1 Priprema suspenzije elektroda: miješajte aktivne materijale (poput LifePO₄ čestica), veziva (poput PVDF), provodljiva sredstva (poput ugljične crne) s otapalima (poput NMP) kako bi se napravila ujednačena suspenzija (sadržaj krutih tvari je obično 40%- 70%) kao "sirovi materijali".
1.2 Isporuka i atomizacija kaša: gnoj se isporučuje glavi ultrazvučne atomizacije kroz preciznu infuzijsku pumpu. Piezoelektrični vibrator glave za atomizaciju nasilno vibrira pod pobudom električnog signala visoke - frekvencije (obično 20kHz - 100kHz), razbijajući kašu u sitne kapljice s promjerom od 1 - 30 mikrona (veličina kapljica može se prilagoditi frekvencijom: veća je frekvencija, a fina frekvencija).
1.3 Umjerena isporuka kapljica: atomizirane kapljice kapljice pokreću se nosačem plina (poput suhog zraka, dušika) kako bi se stvorila stabilna greda za raspršivanje, koja se točno rasprši na površini sakupljača pokretne struje (trenutni sakupljač obično se kontinuirano transportira pokretnim remenom).
1.4 Oblikovanje premaza i sušenje: Kapljice se brzo šire i spajaju na površini strujnog sakupljača kako bi formirali kontinuirani premaz, a zatim unesite kanal za sušenje (za uklanjanje otapala), na kraju formirajući elektrodni premaz s određenom debljinom (obično 5 - 200 mikrona).
2. Temeljne prednosti u usporedbi s tradicionalnom tehnologijom premaza elektroda
U proizvodnji elektroda baterija, tradicionalne tehnologije (poput premaza noža i premaza) imaju problema kao što su loša ujednačenost premaza, visoki materijalni otpad i slaba prilagodljivost visoke suspenzije viskoznosti/visoke čvrste sadržaje. Prednosti prskanja ultrazvučne atomizacije posebno su istaknute:
Artikal | Ultrazvučni sprej | Konvencionalni premaz / obloge za utorke |
Ujednačenost premaza | Kapljice su fine i koncentrirane, debljina debljine premaza može se kontrolirati unutar ± 1%, a nema oštećenja poput "zadebljanja ruba" i "Pinholes" | Osjetljivo na fluktuaciju viskoznosti gnojne gnojenje, debljina odstupanja je obično ± 5%- 10%, a materijal se lako akumulira na rubu |
Iskorištavanje materijala | Kapljice su vrlo usmjerene, gotovo bez odstupanja, a stopa korištenja doseže 85% - 95% (trošak aktivnih materijala je visok, tako da je ta prednost značajna) | Slaba je lako ostati i kapati, a stopa korištenja je samo 50%- 70% |
Kontrola debljine premaza | Ultra - tanke prevlake (do 1 do 1 mikrona) mogu se postići kontinuirano podesivom debljinom, pogodnim za baterije visoke gustoće energije (tanke prevlake skraćene staze za difuziju iona) | Teško je pripremiti ultra - tanke prevlake <10 mikrona, a raspon podešavanja debljine je uzak |
Prilagodljivost kaša | Može se nositi s visokim sadržajem krute tvari (> 60%), visokom viskoznošću (> 1000cp) sumovine, smanjite upotrebu otapala (ekološki prihvatljiviji) | Loša prilagodljivost visokog sadržaja čvrstog sadržaja/gnoja visoke viskoznosti, lako začepiti priključak za oblaganje |
Oštećenje trenutne kolekcionara | Nema mehaničkog kontakta (glava raspršivača ne kontaktira strujni sakupljač), pogodan za izuzetno tanke kolekcionare struje (poput bakrene folije ispod 6 μm) | Strucker je u izravnom kontaktu s trenutnim kolektorom, koji lako može ogrebati kolektor tanke struje. |
Primjena prskanja ultrazvučne atomizacije u području baterija prešla je iz laboratorija u veliku proizvodnju, a osnovni scenariji uključuju:
3.1 Litij - Ion Battery Electrode Ovlast
Pozitivna elektroda: Prekrivanje ternarnih materijala (NCM), litij željezni fosfat (LFP) itd. Na površini aluminijske folije, posebno pogodno za visoki - nikl ternarni (poput NCM811) - Ova vrsta materijala ima izuzetno visoke zahtjeve za ujednačenost premaza, u protivnom je lako izazvati toplinsko otpadanje zbog neravnih lokalnih reakcija.
Negativna elektroda: Prekrivanje grafita i silicija - Materijali na površini bakrene folije (negativne elektrode na bazi silicija - lako se proširuju, a jednolični premaz može smanjiti rupturu tijekom cirkulacije).
Prednosti: Poboljšajte konzistentnost gustoće površinske elektrode (odstupanje površinske gustoće <1%), smanjite "fenomen polarizacije" tijekom punjenja i ispuštanja baterije i proširiti životni vijek ciklusa (može se povećati za 20%- 30%).
3.2 Katalizator katalizatora gorivnih ćelija
Komponenta jezgre gorivnih ćelija (poput vodikovih gorivnih ćelija), "membranska elektroda (MEA)", mora biti obložena katalizatorima na bazi platine - na površini membrana razmjene protona (izuzetno skupa). Ultrazvučno raspršivanje atomizacije može atomizirati katalizatorsku suspenziju (raspršivanje čestica platine) u 5 - 10 mikronskih kapljica, formirajući sloj katalizatora s ujednačenom debljinom (± 0,5 mikrona), a stopa upotrebe platine je povećana na više od 60%(tradicionalna metoda je trošak.
3.3.
Elektrolit čvrstih - stanja baterija (poput sulfida i oksidnih krutih elektrolita) mora formirati kontinuirani tanki sloj (1 - 5 mikrona) na površini elektrode. Ultrazvučno raspršivanje atomizacije može izbjeći "oštećenje tlaka" tradicionalnog premaza, osigurati da je sloj elektrolita pukotina - bez i poboljšanje učinkovitosti provodljivosti iona.