1. 핵심 프로세스 원리
배터리 전극의 제조에서 초음파 분무 분무 과정은 4 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다.
1.1 전극 슬러리의 제조 : 활성 재료 (예 : LifePo₄ 입자), 결합제 (예 : PVDF), 전도제 (예 : 탄소 검은 색), 용매 (예 : NMP)를 혼합하여 균일 한 슬러리 (고체 함량은 일반적으로 40%- 70%)를 스프레이 "원료"로 혼합합니다.
1.2 슬러리 전달 및 분무 : 슬러리는 정밀 주입 펌프를 통해 초음파 분무 헤드로 전달됩니다. 원자화 헤드의 압전 진동기는 높은 주파수 전기 신호 (보통 20kHz - 100kHz)의 여기에서 폭력적으로 진동하여 1 - 30 미크론의 직경을 가진 작은 액 적으로 슬러리를 부러 뜨립니다 (액적 크기는 주파수로 조정할 수 있습니다 : 주파수가 높을수록 부족).
1.3 액 적의 방향 전달 : 원자화 된 슬러리 액 적은 캐리어 가스 (예 : 건조 공기, 질소)에 의해 구동되어 안정적인 스프레이 빔을 형성하며, 이는 움직이는 전류 수집기 표면에 정확하게 분사됩니다 (현재 수집기는 일반적으로 컨베이어 벨트에 의해 지속적으로 운반됩니다).
1.4 코팅 형성 및 건조 : 액 적은 전류 수집기의 표면에 빠르게 퍼지고 융합하여 연속 코팅을 형성 한 다음 건조 채널 (용매를 제거하기 위해)으로 들어가 특정 두께 (보통 5 - 200 미크론)로 전극 코팅을 형성합니다.
2. 전통적인 전극 코팅 기술에 비해 핵심 장점
배터리 전극 제조에서 전통적인 기술 (예 : 블레이드 코팅 및 슬릿 코팅)은 열악한 코팅 균일 성, 높은 재료 폐기물 및 높은 점도/고체 함량 슬러리에 대한 약한 적응성과 같은 문제가 있습니다. 초음파 분무 분무의 장점은 특히 두드러진다.
목 | 초음파 스프레이 | 기존의 의사 블레이드 / 슬롯 코팅 |
코팅 균일 성 | 액 적은 미세하고 농축되어 있으며 코팅 두께 편차는 ± 1%내에서 제어 될 수 있으며 "에지 두껍게"및 "핀홀"과 같은 결함은 없습니다. | 슬러리 점도의 변동에 취약하고 두께 편차는 일반적으로 ± 5%- 10%이며, 물질은 가장자리에 쉽게 축적됩니다. |
재료 활용 | 액 적은 방향성이 높고 드리프트가 거의 없으며 이용률은 85% - 95%에 도달합니다 (활성 재료 비용은 높기 때문에이 장점은 중요합니다). | 슬러리는 남아 있고 물방울이 쉽고 이용률은 50%- 70%에 불과합니다. |
코팅 두께 제어 | 고 에너지 밀도 배터리에 적합한 연속 조절 가능한 두께로 울트라 - 얇은 코팅 (1 미크론까지)을 달성 할 수 있습니다 (얇은 코팅 단축 이온 확산 경로). | Ultra - 얇은 코팅 <10 미크론을 준비하기가 어렵고 두께 조정 범위는 좁습니다. |
슬러리 적응성 | 높은 고체 함량 (> 60%), 고 점도 (> 1000cp) 슬러리를 처리 할 수 있습니다. 용매 사용을 줄이기 (보다 환경 친화적) | 고체 함량/고 점도 슬러리에 대한 적응성 불량, 코팅 포트를 막기 쉬운 |
현재 수집가의 손상 | 기계적 접촉 없음 (Atomizer Head는 현재 수집기와 접촉하지 않습니다), 매우 얇은 전류 수집기 (예 : 6μm 미만의 구리 호일)에 적합합니다. | 스크레이퍼는 현재 수집기와 직접 접촉하여 얇은 전류 수집기를 쉽게 긁을 수 있습니다. |
배터리 분야에서 초음파 분무 스프레이의 적용은 실험실에서 대규모 생산으로 이동했으며 핵심 시나리오에는 다음과 같습니다.
3.1 리튬 - 이온 배터리 전극 코팅
양성 전극 : 알루미늄 호일의 표면에있는 코팅 제 3 물질 (NCM), 리튬 철 포스페이트 (LFP) 등 이 유형의 재료는 코팅 균일 성을 코팅하기위한 매우 높은 요구 사항을 가지고 있으며, 그렇지 않으면 고르지 않은 국소 반응으로 인해 열 런 어웨이를 유발할 수 있습니다.
음성 전극 : 코팅 흑연 및 실리콘 - 구리 포일 표면의 기반 재료 (실리콘 - 기반 네거티브 전극은 팽창하기 쉽고 균일 한 코팅은 순환 중 파열을 감소시킬 수 있습니다).
장점 : 전극 표면 밀도의 일관성을 향상시키고 (표면 밀도 편차 <1%), 배터리 충전 및 방전 중 "편광 현상"을 줄이고, 사이클 수명을 연장 할 수 있습니다 (20%- 30%증가).
3.2 연료 전지 촉매층 코팅
연료 전지 (예 : 수소 연료 전지), "막 전극 (MEA)"의 핵심 성분은 양성자 교환 막 (매우 비싸다)의 표면에 백금 - 기반 촉매로 코팅되어야한다. 초음파 분무 스프레이는 촉매 슬러리 (백금 입자 분산)를 5 - 10 미크론 방울로 분무하여 균일 한 두께 (± 0.5 미크론)를 갖는 촉매 층을 형성 할 수 있으며, 백금 사용률은 60%이상 증가하여 (전통적인 방법은 30%- 40%) 비용을 크게 줄입니다.
3.3 고체 - 상태 배터리 전해질 코팅
고체 고체 배터리 (예 : 황화물 및 산화물 고체 전해질)는 전극 표면에 연속 얇은 층 (1 - 5 미크론)을 형성해야한다. 초음파 분무 분무는 전통적인 코팅의 "압력 손상"을 피하고 전해질 층이 균열이 없도록하고 이온 전도 효율을 향상시킬 수 있습니다.