1. ძირითადი პროცესის პრინციპი
ბატარეის ელექტროდების მომზადებისას, ულტრაბგერითი ატომიზაციის გაფრქვევის პროცესი შეიძლება დაიყოს 4 საკვანძო ნაბიჯად:
1.1 ელექტროდების ჭრილობის მომზადება: აურიეთ აქტიური მასალები (მაგალითად, LifePo₄ ნაწილაკები), შემკვრელები (მაგალითად, PVDF), გამტარ აგენტები (მაგალითად, ნახშირბადის შავი) გამხსნელებით (მაგალითად, NMP), რათა გააკეთონ ერთგვაროვანი სუსტი (მყარი შინაარსი, როგორც წესი, 40%- 70%), როგორც სპრეი "ნედლეული".
1.2 slurry მიწოდება და ატომიზაცია: slurry მიეწოდება ულტრაბგერითი ატომიზაციის თავში ზუსტი ინფუზიის ტუმბოს მეშვეობით. ატომიზაციის ხელმძღვანელის პიეზოელექტრული ვიბრატორი ძალადობრივად ვიბრაციას ახდენს მაღალი - სიხშირის ელექტრული სიგნალის აგზნების ქვეშ (ჩვეულებრივ, 20kHz - 100kHz), დაარღვიებს ჭრილობას წვრილ წვეთებში, დიამეტრით 1 - 30 მიკრონი (წვეთოვანი ზომა შეიძლება იყოს სიხშირით: უფრო მაღალი სიხშირე, ფინერი).
1.3 წვეთების მიმართულების მიწოდება: ატომური ხრახნიანი წვეთები განპირობებულია გადამზიდავი გაზით (მაგალითად, მშრალი ჰაერი, აზოტი), რათა შექმნან სტაბილური სპრეის სხივი, რომელიც ზუსტად ასხამს მოძრავი დენის კოლექციონერულ ზედაპირს (მიმდინარე კოლექციონერი, როგორც წესი, მუდმივად ტრანსპორტირდება კონვეიერის ქამრით).
1.4 საფარის ფორმირება და საშრობი: წვეთები სწრაფად ავრცელებენ და აერთიანებენ მიმდინარე კოლექციონერის ზედაპირზე, რომ შექმნან უწყვეტი საფარი, შემდეგ კი შეიტანოთ საშრობი არხი (გამხსნელის მოსაშორებლად), საბოლოოდ ჩამოყალიბდეს ელექტროდის საფარი გარკვეული სისქით (ჩვეულებრივ 5 - 200 მიკრონი).
2. ძირითადი უპირატესობები ტრადიციული ელექტროდიდის საფარის ტექნოლოგიასთან შედარებით
ბატარეის ელექტროდის წარმოებაში, ტრადიციულ ტექნოლოგიებს (მაგალითად, დანა საფარი და ნაჭრის საფარი) აქვთ ისეთი პრობლემები, როგორიცაა საფარის ცუდი ერთგვაროვნება, მაღალი მასალის ნარჩენები და სუსტი ადაპტირება მაღალი სიბლანტის/მაღალი მყარი შინაარსის ჭრილობის მიმართ. განსაკუთრებით გამორჩეულია ულტრაბგერითი ატომიზაციის სპრეის უპირატესობები:
პუნქტი | ულტრაბგერითი სპრეი | ჩვეულებრივი ექიმის დანა / სათამაშო საფარი |
დაფარვის ერთგვაროვნება | წვეთები კარგად და კონცენტრირებულია, საფარის სისქის გადახრა შეიძლება კონტროლირდეს ± 1%-ში, და არ არსებობს ისეთი დეფექტები, როგორიცაა "ზღვარზე გასქელება" და "pinholes" | მგრძნობიარეა სიბლანტის სიბლანტის ცვალებადობა, სისქის გადახრა, როგორც წესი, ± 5%- 10%, ხოლო მასალა ადვილად გროვდება ზღვარზე |
მასალის გამოყენება | წვეთები უაღრესად მიმართულებაა, თითქმის თავისუფალი დრიფტისგან, ხოლო გამოყენების სიჩქარე აღწევს 85% - 95% -ს (აქტიური მასალების ღირებულება მაღალია, ამიტომ ეს უპირატესობა მნიშვნელოვანია) | Slurry მარტივია დარჩენა და წვეთი, ხოლო გამოყენების მაჩვენებელი მხოლოდ 50%- 70% |
საფარის სისქის კონტროლი | ულტრა - თხელი საიზოლაციო მასალები (1 მიკრონამდე) მიღწევა შესაძლებელია მუდმივად რეგულირებადი სისქით, შესაფერისია მაღალი ენერგიის სიმკვრივის ბატარეებისთვის (თხელი საიზოლაციო მასალები შეამცირეთ იონური დიფუზიის ბილიკები) | ძნელია ულტრა - თხელი საიზოლაციო <10 მიკრონის მომზადება, ხოლო სისქის კორექტირების დიაპაზონი ვიწროა |
Slurry ადაპტირება | შეუძლია გაუმკლავდეს მაღალი მყარი შემცველობას (> 60%), მაღალი სიბლანტის (> 1000cp) slurries, შეამციროს გამხსნელის გამოყენება (უფრო ეკოლოგიურად) | ცუდი ადაპტირება მაღალი მყარი შემცველობით/მაღალი სიბლანტის სლემთან, საფარის პორტის მარტივად ჩაკეტვა |
მიმდინარე კოლექციონერის დაზიანება | არანაირი მექანიკური კონტაქტი (ატომიზატორის თავი არ დაუკავშირდა მიმდინარე კოლექციონერს), შესაფერისია უკიდურესად თხელი დენის კოლექციონერებისთვის (მაგალითად, სპილენძის კილიტა 6μm ქვემოთ) | სკრეპერი უშუალო კონტაქტშია მიმდინარე კოლექციონერთან, რომელსაც ადვილად შეუძლია გააფართოვოს თხელი მიმდინარე კოლექციონერი. |
ულტრაბგერითი ატომიზაციის სპრეის გამოყენება ბატარეების სფეროში გადავიდა ლაბორატორიიდან დიდ - მასშტაბის წარმოებაში, ხოლო ძირითადი სცენარები მოიცავს:
3.1 ლითიუმი - იონური ბატარეის ელექტროდის საფარი
პოზიტიური ელექტროდი: საფარი ტერნარული მასალები (NCM), ლითიუმის რკინის ფოსფატი (LFP) და ა.შ. ალუმინის კილიტის ზედაპირზე, განსაკუთრებით შესაფერისია მაღალი - ნიკელის სამჯერ (მაგალითად NCM811) - ამ ტიპის მასალას უკიდურესად მაღალი მოთხოვნები აქვს დაფარვის ერთგვაროვნებისთვის, წინააღმდეგ შემთხვევაში ადვილია თერმული გაქცევის მიზეზი არათანაბარი ადგილობრივი რეაქციების გამო.
უარყოფითი ელექტროდი: საფარი გრაფიტი და სილიკონი - დაფუძნებული მასალები სპილენძის კილიტის ზედაპირზე (სილიკონი - დაფუძნებული უარყოფითი ელექტროდები მარტივია გაფართოებული, ხოლო ერთგვაროვან საფარს შეუძლია შეამციროს რღვევები მიმოქცევის დროს).
უპირატესობები: ელექტროდის ზედაპირის სიმკვრივის თანმიმდევრულობის გაუმჯობესება (ზედაპირის სიმკვრივის გადახრა <1%), შეამცირეთ "პოლარიზაციის ფენომენი" ბატარეის დატენვისა და განთავისუფლების დროს და გააფართოვეთ ციკლის სიცოცხლე (შეიძლება გაიზარდოს 20%- 30%).
3.2 საწვავის უჯრედების კატალიზატორი ფენის საფარი
საწვავის უჯრედების ძირითადი კომპონენტი (მაგალითად, წყალბადის საწვავის უჯრედები), "მემბრანის ელექტროდი (MEA)", საჭიროა დაფარული პლატინის - დაფუძნებული კატალიზატორი პროტონის გაცვლის მემბრანების ზედაპირზე (უკიდურესად ძვირი). ულტრაბგერითი ატომიზაციის სპრეის საშუალებით შესაძლებელია კატალიზატორი (პლატინის ნაწილაკების დაშლა) 5 - 10 მიკრონის წვეთებად, კატალიზატორი ფენის ფორმირებით ერთიანი სისქით (± 0.5 მიკრონი), ხოლო პლატინის გამოყენების სიჩქარე იზრდება 60%-ზე მეტით (ტრადიციული მეთოდი მხოლოდ 30%- 40%), რაც დიდად ამცირებს ღირებულებას.
3.3 მყარი - სახელმწიფო ბატარეის ელექტროლიტების საფარი
მყარი - სახელმწიფო ბატარეების ელექტროლიტი (მაგალითად, სულფიდი და ოქსიდის მყარი ელექტროლიტები) უნდა შექმნან უწყვეტი თხელი ფენა (1 - 5 მიკრონი) ელექტროდის ზედაპირზე. ულტრაბგერითი ატომიზაციის სპრეი შეიძლება თავიდან აიცილოს ტრადიციული საფარის "წნევის დაზიანება", უზრუნველყოს, რომ ელექტროლიტების ფენა ბზარი - თავისუფალი და იონის გამტარობის ეფექტურობის გაუმჯობესება.