1. Pagrindinio proceso principas
Rengiant akumuliatorių elektrodus, ultragarsinės atomizacijos purškimo procesą galima padalyti į 4 pagrindinius veiksmus:
1.1 Elektrodų srutų paruošimas: sumaišykite aktyvias medžiagas (tokias kaip „Lifepo₄“ dalelės), rišikliai (pvz., PVDF), laidžios medžiagos (pvz., Anglies juoda) su tirpikliais (tokiais kaip NMP), kad būtų vienoda suspensija (kietas kiekis paprastai yra 40%- 70%) kaip purškiama „žaliavos“.
1.2 Srutų pristatymas ir atomizavimas: Srutos per tikslią infuzijos siurblį pristatoma į ultragarsinę atomizacijos galvutę. Atomizacijos galvutės pjezoelektrinis vibratorius žiauriai vibruoja, sužadindamas aukštą - dažnio elektrinį signalą (paprastai 20 kHz - 100kHz), suskirstydamas suspensiją į mažus lašelius, kurių skersmuo yra 1 - 30 mikronų (lašelių dydis gali būti sureguliuotas dažniu: kuo didesnis dažnis, tuo galu - pelekai).
1.3 Kryptinis lašelių pristatymas: atomizuotus srutų lašelius varo nešiklio dujos (pvz., Sausas oras, azotas), kad susidarytų stabilus purškimo pluoštas, kuris tiksliai purškiamas ant judančio srovės kolekcininko paviršiaus (dabartinis kolekcininkas paprastai nuolat gabenamas konvejerio juosta).
1.4 Dengimo formavimasis ir džiovinimas: lašeliai greitai pasklido ir saugo ant dabartinio kolektoriaus paviršiaus, kad susidarytų ištisinė danga, ir tada pateks į džiovinimo kanalą (kad būtų pašalintas tirpiklis), galiausiai suformuodamas tam tikro storio elektrodų dangą (paprastai 5 - 200 mikronų).
2. Pagrindiniai pranašumai, palyginti su tradicine elektrodų dangos technologija
Akumuliatoriaus elektrodų gamyboje tradicinės technologijos (tokios kaip ašmenų danga ir plyšių danga) turi tokių problemų kaip blogas dangos vienodumas, didelės medžiagos atliekos ir silpnas prisitaikymas prie didelio klampumo/didelio kieto kiekio srutos. Ypač ryškūs ultragarsinių atomizacijos purškimo pranašumai:
Daiktas | Ultragarsinis purškiklis | Įprastas gydytojo ašmenis / lizdo danga |
Dangos vienodumas | Lašeliai yra puikūs ir koncentruoti, dangos storio nuokrypis gali būti kontroliuojamas ± 1%, ir nėra tokių defektų kaip „kraštų sustorėjimas“ ir „smaigalys“ | Jautrus srutų klampumo svyravimui, storio nuokrypis paprastai yra ± 5%- 10%, o medžiaga lengvai kaupiama ant krašto |
Medžiagos panaudojimas | Lašeliai yra labai kryptiniai, beveik be dreifo, o panaudojimo dažnis siekia 85% - 95% (aktyviųjų medžiagų kaina yra didelė, taigi šis pranašumas yra reikšmingas) | Srutą lengva išlikti ir lašėti, o panaudojimo dažnis yra tik 50%- 70% |
Dangos storio valdymas | Ultra - Plonos dangos (iki 1 mikrono) galima pasiekti nuolat reguliuojamu storiu, tinkančiomis didelio energijos tankio baterijoms (plonos dangos sutrumpina jonų difuzijos takus) | Sunku paruošti ypač - plonos dangos <10 mikronų, o storio reguliavimo diapazonas yra siauras |
Srutų pritaikomumas | Gali valdyti didelį kietą kiekį (> 60%), didelį klampumą (> 1000 cp) srutos, sumažinti tirpiklių vartojimą (labiau ekologiškiau) | Prastas prisitaikymas prie didelio kieto kiekio/didelio klampumo srutos, lengvai užkimšto dangos prievadą |
Dabartinio kolekcininko žala | Jokio mechaninio kontakto („Neromizer Head“ nesikiša į dabartinį kolekcionierių), tinkantį ypač ploniems srovės kolekcionieriams (pvz., Vario folija, mažesnė nei 6μm). | Granderis tiesiogiai kontaktuoja su dabartiniu kolektoriumi, kuris lengvai gali subraižyti ploną srovės kolektorių. |
Ultragarsinio atomizacijos purškimas baterijų lauke perėjo iš laboratorijos į didelę - masto gamybą, o pagrindiniai scenarijai apima:
3.1 ličio - jonų akumuliatoriaus elektrodo danga
Teigiamas elektrodas: Triauninės medžiagos (NCM), ličio geležies fosfatas (LFP) ir kt. Aliuminio folijos paviršiuje, ypač tinkama aukštam - nikelio trišakiui (pvz., NCM811) - Šios rūšies medžiagos turi ypač didelius dengimo vienodumo reikalavimus, kitaip lengva sukelti šiluminį bėgimą dėl nelygios vietinės reakcijos.
Neigiamas elektrodas: Grafito ir silicio dangos dangos ir silicio medžiagos ant vario folijos paviršiaus (silicio - pagrįstus neigiamus elektrodus lengva išplėsti, o vienoda danga gali sumažinti plyšimą cirkuliacijos metu).
Privalumai: Pagerinkite elektrodų paviršiaus tankio nuoseklumą (paviršiaus tankio nuokrypis <1%), sumažinkite „poliarizacijos reiškinį“ akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo metu ir prailginkite ciklo tarnavimo laiką (gali būti padidintas 20%- 30%).
3.2 Kuro elementų katalizatoriaus sluoksnio danga
Pagrindinis kuro elementų (pvz., Vandenilio kuro elementų) komponentas, „membranos elektrodas (MEA)“, turi būti padengtas platinos katalizatoriais, esančiais protonų mainų membranų paviršiuje (ypač brangu). Ultragarsinis purškimas purškimas gali atomizuoti katalizatoriaus srutą (platinos dalelių dispersiją) į 5 - 10 mikronų lašelius, sudarydamas vienodo storio katalizatoriaus sluoksnį (± 0,5 mikrono), o platinos sunaudojimo greitis padidėja iki daugiau nei 60%(tradicinis metodas yra tik 30%- 40%), o tai labai sumažina sąnaudas.
3.3 kietas - Būsenos akumuliatoriaus elektrolitų danga
Kietųjų - Būsinių baterijų (tokių kaip sulfidas ir oksido kieti elektrolitai) elektrolitas turi suformuoti ištisinį ploną sluoksnį (1 - 5 mikronus) ant elektrodo paviršiaus. Ultragarsinis purškimas gali išvengti tradicinės dangos „slėgio pažeidimo“, užtikrinti, kad elektrolitų sluoksnis būtų laisvas - ir pagerintų jonų laidumo efektyvumą.