Naujų energijos kaupimo prietaisų, tokių kaip ličio - jonų ir natrio - jonų baterijų, gamybos grandinėje, akumuliatoriaus srutos paruošimas yra pagrindinis žingsnis nustatant galutinio produkto veikimą. Akumuliatoriaus suspensiją sudaro aktyvių medžiagų, laidžių agentų, rišiklių ir tirpiklių mišinys tam tikromis proporcijomis. Jo vienoda dispersija ir putplastis - laisvos savybės yra tiesiogiai susijusios su elektrodo dangos kokybe. Burbulų buvimas srutose gali sukelti tokius defektus kaip smaigalys ir elektrodų lakštų dengimo tarpai, sumažinti elektrodo tankį, paveikti akumuliatoriaus įkrovą ir išleidimo efektyvumą bei ciklo tarnavimo laiką ir net kelia pavojų saugai. Tradiciniai defoaming metodai, tokie kaip vakuuminis defoamavimas ir cheminių defoamerių pridėjimas, yra neefektyvūs ir energijos intensyvūs, arba gali sukelti priemaišų, turinčių įtakos akumuliatoriaus veikimui. Atsižvelgiant į tai, ultragarsinės technologijos, turinčios didelį efektyvumą, draugiškumą aplinkai ir nulinę antrinę taršą, tapo novatorišku sprendimu akumuliatorių sruogų defoamavimui.
Ii. Pagrindinis ultragarsinio akumuliatoriaus srutų defoaming principas
Ultragarsinis defoaming Technology panaudoja dvigubą kavitacijos ir vibracijos perdavimo poveikį, kad efektyviai pašalintų burbuliukus akumuliatoriaus sruogose. Pagrindinius jo principus galima suskirstyti į tris pagrindinius procesus:
1. Kavitacijos efektas: „Mikro - Sprogimas“ Burbulo sunaikinimas
Kai ultragarsinės bangos (paprastai su 20 kHz - 1MHz dažniu) yra naudojamos akumuliatoriaus srutų sistemai, jos sukelia periodinius slėgio svyravimus srutos - suspaudimo tarp suspaudimo ir retos fazių. Retos fazės metu slėgis srutos smarkiai sumažėja, sudarydamas daugybę mažų vakuuminių ertmių (kavitacijos burbuliukų). Šie kavitacijos burbuliukai greitai sugeria aplinkinius burbuliukus (įskaitant „Micron -“ ir net nanometrą - dydžio burbuliukus), todėl jų tūris nuolat didėja. Vėliau suspaudimo fazės metu spaudimas srutai greitai kyla. Esant slėgiui, kavitacijos burbuliukai greitai susitraukia ir impulsuoja, sukeldami lokalią laikiną aukštą slėgį (iki tūkstančių atmosferų) ir aukštą temperatūrą (iki tūkstančių laipsnių Celsijaus), lydimas intensyvių šoko bangų ir mikro - purkštukų. Šis „Micro - Sprogimas“ - tarsi plyšimo procesas tiesiogiai suskaido adsorbuotus burbuliukus į ypač mažus burbulų branduolius. Šie branduoliai, būdami per maži stabilumui palaikyti, greitai susilieja su aplinkinėmis sruta ar pabėgti nuo sistemos, pasiekdami defoamuojantį efektą.
2. Vibracijos perdavimas: nukreipta burbulo migracija ir pabėgimas
Kai ultragarsas sklinda per suspensiją, jis taip pat sukelia aukštą - dažnio virpesius molekulėse ir dalelėse srutose (vibracijos dažnis atitinka ultragarso dažnį). Ši vibracija sutrikdo stabilią burbuliukų pusiausvyrą srutai. Burbulai, anksčiau pritvirtinti prie aktyviosios medžiagos dalelių paviršiaus, arba „surišti“ srutų klampumas padidina kinetinę energiją, veikiant vibracijai, išsisklaidę nuo jų pritvirtinimo taškų ir migruoja į srutos paviršių. Be to, vibracija sumažina vietinį srutos klampumą, sumažina atsparumą burbulo migracijai ir pagreitinant burbulo agregaciją bei pabėgimą. Šis vibracijos - padedamas migracijos efektas yra ypač svarbus esant dideliam - klampumo akumuliatorių sruogoms (tokioms kaip ličio - jonų akumuliatoriaus katodo sruogos, kurių klampumas paprastai yra 1000 - 5000MPA ・ s). Tai gali efektyviai išspręsti burbulo pabėgimo iš aukšto - klampumo sruogų problemą tradicinio vakuuminio defoamavimo metu.
3. Antrinė dispersija: užkertant kelią burbulo regeneracijai
Skirtingai nuo cheminių defoamerų, ultragarsinė technologija ne tik defoams, bet ir antriniai išsklaido srutų daleles. Ultragarsinė vibracija ir kavitacijos efektas suskaido bet kokią aktyvią medžiagą ir laidžią medžiagą srutos agregatus, sukurdami tolygesnę dispersiją. Ši dispersija sumažina dalelių aglomeracijos suformuotus „tuštumas“. Šios tuštumos gali lengvai sulaikyti orą ir sudaryti naujus burbuliukus. Vienoda dalelių dispersija užpildo šias tuštumas, sumažindamas antrinio burbulo generavimo tikimybę šaltinyje. Tai pasiekia dvigubą „Defoaming + Dispersion“ poveikį, dar labiau pagerinant srutų kokybę.
Iii. Pagrindiniai ultragarsinės defoaming technologijos pranašumai
Palyginti su tradiciniais defoaming metodais, ultragarsinės technologijos turi didelių techninių pranašumų, susijusių su akumuliatorių srutų defoamingu, kurį galima apibendrinti šiuose keturiuose taškuose:
1.
Ultragarsinis defoamavimas turi trumpą laiką (paprastai vienas gydymas trunka tik keletą minučių iki daugiau nei dešimt minučių, žymiai mažiau nei dešimtys minučių, reikalingų vakuuminiam defoamavimui) ir gali pašalinti mažus burbuliukus (įskaitant nano - dydžio burbulus), kuriuos sunku pašalinti naudojant tradicinius metodus. Nesvarbu, ar tai maža - klampumo anodo srutos (pvz., Lithium - jonų baterijų grafito srutos), aukšto - klampumo katodo srutos, ar srutos, turinčios specializuotų aktyvių medžiagų, tokių kaip kietos anglies ir prūsiškos baltos spalvos natrio - jonų baterijos, ultragarsinės technologijos suteikia efektyvų defoameną. Taikomos srutos yra nuo 100 iki 10 000 MPa · s, apimančių dabartinių pagrindinių energijos kaupimo baterijų srutų sistemas. 2. Žalia ir tarša - Nemokama, užtikrinant akumuliatoriaus našumą
Ultragarsinis defoamavimas yra fizinis defoaming metodas, kuriam nereikia jokių cheminių defoamavimo agentų, iš esmės vengiant neigiamo defoagals Agent liekanos poveikio akumuliatoriaus veikimui. Organiniai tradicinių cheminių defoamerų komponentai gali reaguoti su aktyviosiomis elektrodais arba suskaidyti akumuliatoriaus ciklo metu, gamindami dujas ir dėl to pabloginti talpą. Kita vertus, ultragarsinės technologijos tik fiziškai sulaužo burbuliukus, nepakeisdama cheminės srutos sudėties, taip maksimaliai padidindami akumuliatoriaus elektrocheminį ir saugumą. Be to, ši technologija negauna jokių nuotekų ar išmetamųjų dujų, suderintų su naujos energetikos pramonės „žaliosios gamybos“ plėtros filosofija.
3. Stiprus proceso suderinamumas ir lengva integracija į gamybos linijas
Ultragarsinė defoamavimo įranga yra gana kompaktiška ir gali būti lanksčiai integruota į esamas akumuliatorių srutų paruošimo gamybos linijas. Jis gali būti naudojamas kaip atskiras defoaming blokas, sumontuotas tarp srutų maišymo bako ir dangos mašinos. Jis taip pat gali būti sujungtas su maišymo įtaisu, kad būtų sudaryta integruota „Maišymo + ultragarsinio defoaming“ sistema, leidžianti tuo pačiu metu paruošti sruogus ir defoaming. Be to, ultragarsinių įrangos parametrus (tokius kaip dažnis, galia ir apdorojimo laikas) galima tiksliai sureguliuoti per automatizuotą valdymo sistemą, leidžiančią optimizuoti defoaming procesą, atsižvelgiant į skirtingų nesklandumų (tokių kaip veikliosios ingrediento tipo, klampumo ir kietųjų medžiagų turinį), prisitaikant prie gamybos linijos lankstumo reikalavimų.
4. Sumažėjusios gamybos išlaidos ir pagerintas gamybos stabilumas
Kalbant apie ilgus - terminų eksploatavimo išlaidas, ultragarsinis defoamavimas sunaudoja mažiau energijos nei vakuuminis defoamavimas (kuriam reikia nuolatinio aukšto vakuumo lygio ir sunaudoja daug energijos) ir pašalina cheminių defoamerių pirkimų ir papildymo išlaidas. Kalbant apie gamybos stabilumą, ultragarsinis defoamavimas siūlo stabilų defoamingo efektą, kurį mažiau paveikė srutų partijos pokyčiai ir aplinkos temperatūros bei drėgmės pokyčiai. Tai sumažina elektrodų laužo greitį, kurį sukelia nepilnas defoamavimas, pagerindamas gamybos linijos išeigą ir stabilumą. Kai kurių akumuliatorių gamintojų taikymo duomenys rodo, kad ultragarsinės defoaming technologijos naudojimas sumažino elektrodų smegenų defektų greitį 30%- 50%, padidėjęs akumuliatorių ciklo tarnavimo laikas (1C krūvis ir išleidimas) 10%- 15%ir sumažino bendras gamybos sąnaudas 8%- 12%.