リチウム-イオンやナトリウムバッテリーなどの新しいエネルギー貯蔵装置の生産チェーンでは、バッテリースラリーの準備は最終製品の性能を決定する重要なステップです。バッテリースラリーは、特定の割合でのアクティブ材料、導電性剤、バインダー、および溶媒の混合物で構成されています。その均一な分散と泡-自由特性は、電極コーティングの品質に直接関連しています。スラリーに泡が存在すると、ピンホールや電極シートのコーティングギャップなどの欠陥が発生し、電極密度が低下し、バッテリーの充電と排出効率とサイクル寿命に影響、さらには安全リスクが発生します。真空の脱骨や化学的排除装置の添加などの従来の排除方法は、非効率的でエネルギー-集中的であるか、バッテリーの性能に影響を与える不純物を導入する可能性があります。この背景に対して、高効率、環境への親切、二次汚染がゼロの超音波技術は、バッテリースラリーのデフォミングの革新的なソリューションとなっています。
ii。超音波バッテリースラリーデフォアミングの中核原理
超音波デフォーミングテクノロジーは、キャビテーションと振動伝達の二重効果を活用して、バッテリースラリーの泡を効率的に排除します。そのコア原則は、3つの重要なプロセスに分類できます。
1。キャビテーション効果：「マイクロ-爆発」バブル破壊
超音波波（通常は20kHzの周波数- 1MHz）がバッテリースラリーシステムに適用されると、圧縮と希土類の段階をlernするスラリー内で周期的な圧力変動を生成します。希薄化段階では、スラリーの圧力が急激に低下し、多数の小さな真空空洞（キャビテーションバブル）が形成されます。これらのキャビテーションの泡は、周囲の泡（ミクロン-、さらにはナノメートル-サイズの泡を含む）を急速に吸収し、それらの体積を継続的に増加させます。その後、圧縮段階では、スラリーの圧力が急速に上昇します。圧力の下で、キャビテーションの泡は急速に収縮して破裂し、局所的な一時的な高圧（最大数千の大気）と高温（最大数千℃）を生成し、激しい衝撃波とマイクロ-ジェットを伴います。この「マイクロ-爆発」-破裂プロセスのように、吸着された泡を非常に小さな泡核に直接分割します。これらの核は、安定性を維持するには小さすぎるため、周囲のスラリーとすぐに合併したり、システムから逃げ出したりして、デフォミング効果を達成します。
2。振動伝達：指示されたバブルの移動と脱出
超音波がスラリーを通して伝播すると、スラリー内の分子と粒子の周波数振動も誘導します（振動の周波数は超音波周波数と一致します）。この振動は、スラリー内の泡の安定した平衡を破壊します。以前に活性材料粒子の表面に取り付けられているか、スラリーの粘度に「結合」し、振動の作用下で運動エネルギーを獲得し、付着点から解放され、スラリー表面に向かって移動します。さらに、振動はスラリーの局所粘度を低下させ、泡の移動に対する抵抗を減らし、泡の凝集と脱出を加速させます。この振動-補助移行効果は、高粘度バッテリーのスラリー（通常1000 - 5000mpa sの粘度があるリチウム-イオンバッテリーカソードスラリーなど）にとって特に重要です。従来の真空デフォーミング中の高粘度のスラリーからのバブルエスケープの問題を効果的に解決できます。
3。二次分散：バブル再生の防止
化学的消毒剤とは異なり、超音波技術だけでなく、二次的な技術もスラリーの粒子を分散させます。超音波振動とキャビテーション効果は、スラリー内の活性材料と導電性剤凝集体を分解し、より均一な分散を生み出します。これにより、粒子凝集によって形成される「ボイド」が減少します。これらのボイドは、簡単に空気を閉じ込めて新しい泡を形成できます。粒子の均一な分散はこれらのボイドを満たし、ソースでの二次バブル生成の可能性を減らします。これにより、「デフォーミング +分散」の二重の効果が得られ、スラリーの品質がさらに向上します。
iii。超音波デフォーミングテクノロジーの中核的な利点
従来のデフォミング方法と比較して、超音波技術は、バッテリースラリーのデフォアミングに大きな技術的利点を示します。これは、次の4つのポイントで要約できます。
1。高解凍効率と幅広いアプリケーション範囲
超音波のデフォアミングの期間は短く（通常、単一の治療にはわずか数分から10分以上かかり、真空の脱フォーミングに必要な数十分よりも大幅に少なくなります）。それが低い-粘度アノードスラリー（リチウムのグラファイトスラリーなど）、高粘度カソードスラリー、またはナトリウム用のハードカーボンやプロイセンホワイトなどの特殊な活性材料を含むスラリー、超音波技術は効率的な装飾を提供します。適用可能なスラリーは、100〜10,000 MPa.の範囲であり、現在の主流のエネルギー貯蔵バッテリーのスラリーシステムをカバーしています。 2。グリーンと汚染-無料、バッテリーの性能を確保します
Ultrasonic Defoamingは、化学物質の排除剤を必要としない物理的な排除法であり、根本的にバッテリー性能に対する浸漬剤残留物のマイナスの影響を回避します。従来の化学脱型の有機成分は、電極の活性材料と反応したり、バッテリーサイクリング中に分解したり、ガスを生成したり、容量の劣化を引き起こす可能性があります。一方、超音波技術は、スラリーの化学組成を変更せずに泡を物理的に壊し、バッテリーの電気化学的および安全性能を最大化します。さらに、この技術は廃水や排気ガスを生成し、新しいエネルギー産業の「グリーン製造」開発哲学と協力しています。
3.強力なプロセスの互換性と生産ラインへの簡単な統合
超音波デフォアミング装置は比較的コンパクトであり、既存のバッテリースラリーの準備生産ラインに柔軟に統合できます。スラリーミキシングタンクとコーティングマシンの間に設置されたスタンドアロンデフォーミングユニットとして使用できます。また、ミキシングデバイスと組み合わせて、統合された「混合 +超音波デフォーミング」システムを形成し、同時スラリーの準備と排除を可能にすることもできます。さらに、超音波機器のパラメーター（周波数、電力、処理時間など）は、自動制御システムを介して正確に調整でき、デフォアミングプロセスをさまざまなスラリーの定式化と特性（アクティブな成分、粘度、固体コンテンツなど）に基づいて最適化し、生産系統の柔軟性要件に適応させます。
4.生産コストの削減と生産安定性の向上
長期の動作コストに関しては、超音波の排除は真空排除（連続高真空レベルが必要であり、多くのエネルギーを消費する）よりも少ないエネルギーを消費し、化学排除装置の調達コストと追加コストを排除します。生産の安定性の観点から、超音波デフォーミングは、安定したデフォアミング効果を提供し、スラリーバッチの変動と周囲温度と湿度の変化の影響を受けます。これにより、不完全なデフォミングによって引き起こされる電極スクラップ速度が低下し、生産ラインの収量と安定性が向上します。一部のバッテリーメーカーからのアプリケーションデータは、超音波デフォーミングテクノロジーの使用により、電極ピンホールの欠陥率が30％減少し、バッテリーサイクルの寿命（1C充電と排出）が10％- 15％増加し、全体の生産コストが8％- 12％削減されたことが示されています。