리튬 이온 및 나트륨 - 이온 배터리와 같은 새로운 에너지 저장 장치의 생산 체인에서 배터리 슬러리의 준비는 최종 제품의 성능을 결정하는 데 중요한 단계입니다. 배터리 슬러리는 특정 비율의 활성 재료, 전도제, 바인더 및 용매의 혼합물로 구성됩니다. 균일 한 분산 및 폼 - 자유 특성은 전극 코팅의 품질과 직접 관련이 있습니다. 슬러리에 기포가 있으면 전극 시트의 핀홀 및 코팅 갭과 같은 결함이 발생하여 전극 밀도를 줄이고 배터리의 충전 및 방전 효율 및 사이클 수명에 영향을 미치며 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 진공 디포 이밍 및 화학적 디포 아메르의 추가와 같은 전통적인 디포 이밍 방법은 비효율적이고 에너지 - 집약적이거나 배터리 성능에 영향을 미치는 불순물을 유발할 수 있습니다. 이러한 배경에서, 고효율, 환경 친화 성 및 제로 2 차 오염을 갖춘 초음파 기술은 배터리 슬러리 디포 이밍을위한 혁신적인 솔루션이되었습니다.
II. 초음파 배터리 슬러리 디포 이밍의 핵심 원리
초음파 디포 이밍 기술은 캐비테이션 및 진동 전송의 이중 효과를 활용하여 배터리 슬러리의 기포를 효율적으로 제거합니다. 핵심 원칙은 세 가지 주요 프로세스로 나눌 수 있습니다.
1. 캐비테이션 효과 : "마이크로 - 폭발"버블 파괴
초음파 파 (일반적으로 주파수가 20kHz - 1MHz)가 배터리 슬러리 시스템에 적용되면 슬러리 내에서주기적인 압력 변동을 생성합니다. 희귀 한 단계 동안, 슬러리의 압력은 급격히 떨어지면서 많은 수의 작은 진공공 (캐비테이션 기포)을 형성합니다. 이 캐비테이션 기포는 주변 기포 (미크론 - 및 나노 미터 - 크기의 거품 포함)를 빠르게 흡수하여 부피가 지속적으로 증가합니다. 그 후, 압축 단계 동안, 슬러리의 압력이 빠르게 상승한다. 압력 하에서, 캐비테이션 기포는 빠르게 수축하고 붕괴되어 현지화 된 일시적 고압 (최대 수천 대기)과 고온 (최대 수천 도의 섭씨)을 생성하며, 강렬한 충격파와 마이크로 제트와 함께. 이 "마이크로 - 폭발"- 같은 파열 과정은 흡착 된 거품을 매우 작은 거품 핵으로 직접 깰 수 있습니다. 안정성을 유지하기에는 너무 작아서이 핵은 주변 슬러리와 빠르게 병합되거나 시스템에서 탈출하여 디포 이밍 효과를 달성합니다.
2. 진동 전송 : 지시 된 거품 마이그레이션 및 탈출
초음파가 슬러리를 통해 전파되면 슬러리 내의 분자 및 입자에서 높은 주파수 진동을 유도합니다 (진동의 주파수는 초음파 주파수와 일치). 이 진동은 슬러리 내의 기포의 안정적인 평형을 방해합니다. Slurry의 점도에 의해 활성 재료 입자의 표면에 이전에 부착 된 기포는 진동의 작용 하에서 운동 에너지를 얻고 부착 지점에서 벗어나 슬러리 표면으로 이동합니다. 또한, 진동은 슬러리의 국소 점도를 감소시켜 기포 이동에 대한 저항을 줄이고 거품 집계 및 탈출을 가속화합니다. 이 진동 - 보조 마이그레이션 효과는 특히 높은 점도 배터리 슬러리 (예 : 리튬 이온 배터리 캐소드 슬러리 등)에 특히 중요합니다. 전통적인 진공 분비기 동안 높은 점도 슬러리에서 기포 탈출 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
3. 2 차 분산 : 기포 재생 방지
화학적 디포 아메르와 달리 초음파 기술은 디포 암뿐만 아니라 슬러리의 입자를 분산시킨다. 초음파 진동 및 캐비테이션 효과는 슬러리에서 모든 활성 물질 및 전도제 골재를 분해하여보다 균일 한 분산을 만듭니다. 이 분산은 입자 응집에 의해 형성된 "공극"을 감소시킨다. 이 공극은 공기를 쉽게 포착하고 새로운 거품을 형성 할 수 있습니다. 입자의 균일 한 분산은 이러한 공극을 채워서 소스에서 2 차 버블 생성 가능성을 줄입니다. 이로 인해 "Defoaming + Dispersion"의 이중 효과를 달성하여 슬러리 품질을 더욱 향상시킵니다.
III. 초음파 디포 이밍 기술의 핵심 장점
기존의 제조 방법과 비교할 때 초음파 기술은 배터리 슬러리 디포 이밍에서 상당한 기술적 이점을 나타냅니다.
1. 높은 디포 이밍 효율 및 광범위한 응용 범위
초음파 디포 이밍은 짧은 기간 (일반적으로 단일 처리는 10 분에서 10 분 이상이 걸리며 진공 디포 이밍에 필요한 수십 분보다 훨씬 적습니다). 전통적인 방법으로 제거하기 어려운 작은 거품 (나노 크기의 거품 포함)을 제거 할 수 있습니다. 낮은 - 점도 양극 슬러리 (리튬 이온 배터리의 흑연 슬러리와 같은), 높은 - 점도 캐소드 슬러리 또는 나트륨 배터리를위한 단단한 탄소 및 프러시아 화이트와 같은 특수 활성 재료를 함유 한 슬러리, 초음는 기술은 효율적인 디포 아밍을 제공합니다. 적용 가능한 슬러리의 범위는 100 ~ 10,000 MPa의 범위로 현재 주류 에너지 저장 배터리의 슬러리 시스템을 다룹니다. 2. 녹색 및 오염 - 무료, 배터리 성능을 보장합니다
초음파 디포 이밍은 화학적 디포 이밍 제를 필요로하지 않는 물리적 디포 이밍 방법으로, 배터리 성능에 대한 디포 이밍 에이전트 잔류 물의 부정적인 영향을 기본적으로 피합니다. 전통적인 화학 물질 디포 아메르의 유기 성분은 배터리 사이클링 중에 전극 활성 재료와 반응하거나 분해되어 가스를 생성하고 용량 분해를 초래할 수 있습니다. 반면에 초음파 기술은 슬러리의 화학적 구성을 변경하지 않고 물리적으로 거품을 끊어 배터리의 전기 화학적 및 안전성을 극대화합니다. 또한이 기술은 새로운 에너지 산업의 "녹색 제조"개발 철학과 일치하는 폐수 또는 배기 가스를 생산하지 않습니다.
3. 강력한 프로세스 호환성과 생산 라인으로의 쉬운 통합
초음파 디포 이밍 장비는 비교적 작고 기존 배터리 슬러리 준비 생산 라인에 유연하게 통합 될 수 있습니다. 슬러리 믹싱 탱크와 코팅 머신 사이에 설치된 독립형 디포 이미로 사용할 수 있습니다. 또한 믹싱 장치와 결합하여 통합 된 "믹싱 + 초음파 디포 이밍"시스템을 형성하여 동시 슬러리 준비 및 디포 이밍을 가능하게합니다. 또한, 초음파 장비 매개 변수 (예 : 주파수, 전력 및 처리 시간)는 자동화 된 제어 시스템을 통해 정확하게 조정할 수 있으며, 생산 라인의 유연성 요구 사항에 적응하는 다양한 슬러리 (예 : 활성 성분 유형, 점도 및 고형물 함량)의 제형 및 특성에 따라 디포 이밍 프로세스를 최적화 할 수 있습니다.
4. 생산 비용을 줄이고 생산 안정성 향상
기간 동안 운영 비용의 관점에서, 초음파 디포 이밍은 진공 제도보다 덜 에너지를 소비하고 (이는 연속적인 진공 수준이 필요하고 많은 에너지를 소비하고) 화학적 디포 이머의 조달 및 추가 비용을 제거합니다. 생산 안정성 측면에서, 초음파 디포 이밍은 안정적인 디포 이밍 효과를 제공하며, 슬러리 배치 변화 및 주변 온도 및 습도의 변화에 의해 영향을받지 않습니다. 이는 불완전한 디포 이밍으로 인한 전극 스크랩 속도를 감소시켜 생산 라인의 수율 및 안정성을 향상시킵니다. 일부 배터리 제조업체의 응용 데이터에 따르면 초음파 디포 이밍 기술의 사용은 전극 핀홀 결함 속도를 30%- 50%, 배터리주기 수명 (1C 충전 및 배출) 증가 및 15%- 15%감소한 것으로 나타났습니다.