1. Alapvető folyamat alapelve
Az akkumulátor -elektródák előkészítése során az ultrahangos porlasztási permetezés folyamatát 4 kulcsfontosságú lépésre lehet osztani:
1.1 Az elektróda -iszap előkészítése: Keverje el az aktív anyagokat (például a LIFEPO₄ részecskéket), a kötőanyagokat (például a PVDF), a vezetőképes szereket (például a szénfekete) oldószerekkel (például NMP), hogy egyenletes iszapot készítsünk (a szilárd tartalom általában 40%- 70%) permetező anyagként.
1.2 A SHURRY BEÁLLÍTÁS ÉS AZ AZ EGYSÉGESSÉG: Az iszapot egy precíziós infúziós szivattyún keresztül az ultrahangos porlasztási fejhez szállítják. A porlasztási fej piezoelektromos vibrátora hevesen rezeg, nagy - frekvenciájú elektromos jel (általában 20 kHz - 100 kHz) gerjesztése alatt, és a hígítást apró cseppekre bontja, 1 - 30 mikron átmérőjével (a cseppek mérete frekvenciával állítható be: minél magasabb a frekvenciát, annál finomabb a dbenck).
1.3 A cseppek irányított kézbesítése: A porlasztott iszapcseppeket hordozógáz vezeti (például száraz levegő, nitrogén), hogy stabil spray -sugarat képezzenek, amelyet pontosan a mozgó áram kollektor felületére permeteznek (az áramgyűjtőt általában egy szállítószalag folyamatosan szállítja).
1.4 Bevonatképződés és szárítás: A cseppek gyorsan elterjednek és összeolvadnak az áramgyűjtő felületén, hogy folyamatos bevonatot képezzenek, majd belépjenek a szárítási csatornába (az oldószer eltávolításához), végül egy bizonyos vastagságú elektróda bevonattal (általában 5 - 200 mikron).
2. Alapvető előnyök a hagyományos elektróda bevonási technológiához képest
Az akkumulátor elektróda gyártásában a hagyományos technológiák (például a pengék bevonat és a hasított bevonat) olyan problémákkal rendelkeznek, mint a rossz bevonat egységessége, a magas anyaghulladék és a magas viszkozitású/nagy szilárd tartalom -iszapok gyenge alkalmazkodóképessége. Az ultrahangos porlasztási permetezés előnyei különösen kiemelkedőek:
Tétel | Ultrahangos permetezés | Hagyományos orvos penge / rés bevonat |
Bevonó egységesség | A cseppek finomak és koncentráltak, a bevonat vastagságának eltérése ± 1%-on belül szabályozható, és nincsenek olyan hibák, mint a "él megvastagodása" és a "pinhole" | A szuszpenzió viszkozitásának ingadozására hajlamos, a vastagság eltérése általában ± 5%- 10%, és az anyag könnyen felhalmozódik a szélén |
Anyagfelhasználás | A cseppek nagyon irányítottak, szinte mentesek a sodródástól, és a felhasználási arány eléri a 85% -ot - 95% (az aktív anyagok költsége magas, tehát ez az előny jelentős) | Az iszap könnyű maradni és csepegtetni, és a felhasználási arány csak 50%- 70% |
Bevonat vastagságvezérlés | Az ultra - vékony bevonatok (1 mikronig) folyamatosan állítható vastagsággal érhetők el, nagy energiájú sűrűségű akkumulátorokhoz (vékony bevonatok rövidítik az ion diffúziós útvonalait) | Nehéz előállítani az ultra - vékony bevonatot <10 mikron, és a vastagság beállítási tartománya keskeny |
Iszapos alkalmazkodóképesség | Képes kezelni a magas szilárd tartalmat (> 60%), a magas viszkozitású (> 1000 cp) szüneteket, csökkenti az oldószer használatát (környezetbarátabb) | Rossz alkalmazkodóképesség a nagy szilárd tartalomhoz/magas viszkozitású iszaphoz, könnyen eltömíthető a bevonat portja |
Az áramgyűjtő károsodása | Nincs mechanikus érintkezés (a porlasztófej nem érintkezik az áramgyűjtővel), amely alkalmas rendkívül vékony áramgyűjtők számára (például a rézfólia 6 μm alatt) | A kaparó közvetlen érintkezésben van az áramgyűjtővel, amely könnyen megkarcolhatja a vékony áramgyűjtőt. |
Az ultrahangos porlasztási permetezés alkalmazása az akkumulátorok területén a laboratóriumból a nagy - skála előállítására váltott, és az alapvető forgatókönyvek a következők:
3.1 Lítium - ion akkumulátor elektróda bevonása
Pozitív elektróda: Bevonat hármas anyagok (NCM), lítium vas -foszfát (LFP) stb. Az alumínium fólia felületén, különösen a magas - nikkel -hármahoz (például NCM811) - Az ilyen típusú anyagok rendkívül magas követelményekkel bírnak a bevonat egységességére, különben az egyenetlen helyi reakciók miatt könnyű okozhat termikus kiszabadulást.
Negatív elektróda: Bevonat grafit és szilícium alapú anyagok a rézfólia felületén (a szilícium - alapú negatív elektródok könnyen kibővíthetők, és az egyenletes bevonat csökkentheti a törést a keringés során).
Előnyök: Javítsa az elektróda felületi sűrűségének következetességét (a felületi sűrűség eltérése <1%), csökkentse a "polarizációs jelenséget" az akkumulátor töltése és a kisülés során, és meghosszabbíthatja a ciklus élettartamát (20%-kal növelhető - 30%-kal).
3.2 Az üzemanyagcellás katalizátor réteg bevonása
Az üzemanyagcellák (például a hidrogén üzemanyagcellák), a "membrán elektróda (MEA)" alapkomponensét platina alapú katalizátorokkal kell bevonni a protoncserélő membránok felületén (rendkívül drága). Az ultrahangos porlasztási permetezés a katalizátor -iszapot (platina részecske -diszperziós) 5 - 10 mikroncseppké alakíthatja, amely egyenletes vastagságú katalizátorréteget képez (± 0,5 mikron), és a platinahasználati sebességet több mint 60%-ra növelik (a hagyományos módszer csak 30%- 40%), ami jelentősen csökkenti a költségeket.
3.3 Szilárd - Állítsa be az akkumulátor elektrolit bevonatát
A szilárd - állapotú akkumulátorok (például szulfid és oxid szilárd elektrolitok) elektrolitjának folyamatos vékonyréteg (1 - 5 mikron) képződik az elektród felületén. Az ultrahangos porlasztási permetezés elkerülheti a hagyományos bevonat „nyomáskárosodását”, biztosítva, hogy az elektrolitréteg repedés - szabad, és javíthatja az ionvezetés hatékonyságát.