1. Pamatprocesa princips
Sagatavojot akumulatora elektrodus, ultraskaņas atomizācijas izsmidzināšanas procesu var iedalīt 4 galvenajās darbībās:
1.1. Elektrodu vircas pagatavošana: sajauciet aktīvos materiālus (piemēram, LifePo₄ daļiņas), saistvielas (piemēram, PVDF), vadošus līdzekļus (piemēram, oglekļa melnus) ar šķīdinātājiem (piemēram, NMP), lai izveidotu vienotu vircu (cietais saturs parasti ir 40%- 70%) kā izsmidzināmas izejvielas ”.
1.2. Vircas piegāde un atomizācija: virca tiek piegādāta ultraskaņas atomizācijas galvā caur precizitātes infūzijas sūkni. Atomizācijas galvas pjezoelektriskais vibrators vardarbīgi vibrē augsta - frekvences elektriskā signāla ierosināšanai (parasti 20 kHz - 100kHz), sadalot vircu sīkos pilienos ar diametru 1 - 30 mikroni (piliena lielumu var pielāgot frekvencē: jo lielāks frekvence, smalkām pilienām).
1.3. Pilienu virziena piegāde: atomizētās vircas pilienus vada nesējgāze (piemēram, sauss gaiss, slāpeklis), veidojot stabilu smidzināšanas staru, ko precīzi izsmidzina uz kustīgās strāvas kolektora virsmas (pašreizējo kolektoru parasti nepārtraukti pārvadā ar konveijera jostas).
1.4. Pārklājuma veidošanās un žāvēšana: pilieni ātri izplatās un saplūst uz strāvas kolektora virsmas, veidojot nepārtrauktu pārklājumu, un pēc tam ievadiet žāvēšanas kanālu (lai noņemtu šķīdinātāju), galu galā veidojot elektrodu pārklājumu ar noteiktu biezumu (parasti 5 - 200 mikroni).
2. Pamatnēsības salīdzinājumā ar tradicionālo elektrodu pārklājuma tehnoloģiju
Akumulatora elektrodu ražošanā tradicionālajām tehnoloģijām (piemēram, asmeņu pārklājumu un spraugas pārklājumu) ir tādas problēmas kā slikta pārklājuma vienveidība, augsts materiālu atkritumi un vāja pielāgošanās spējas ar augstu viskozitāti/augstu cieta satura vircu. Īpaši ievērojamas ir ultraskaņas atomizācijas izsmidzināšanas priekšrocības:
Priekšmets | Ultraskaņas aerosols | Parastais ārsta asmens / slota pārklājums |
Pārklājuma vienveidība | Pilieni ir smalki un koncentrēti, pārklājuma biezuma novirzi var kontrolēt ± 1%robežās, un nav tādu defektu kā "malas sabiezēšana" un "pinholes" | Jutīgs pret vircas viskozitātes svārstībām, biezuma novirze parasti ir ± 5%- 10%, un materiāls ir viegli uzkrājies malā |
Materiālu izmantošana | Pilieni ir ļoti virziena, gandrīz bez dreifēšanas, un izmantošanas līmenis sasniedz 85% - 95% (aktīvo materiālu izmaksas ir augstas, tāpēc šī priekšrocība ir ievērojama) | Vircu ir viegli palikt un pilēt, un izmantošanas līmenis ir tikai 50%- 70% |
Pārklājuma biezuma kontrole | Ultra - plānus pārklājumus (līdz 1 mikronam) var sasniegt ar nepārtraukti regulējamu biezumu, kas piemēroti augstas enerģijas blīvuma baterijām (plāni pārklājumi saīsina jonu difūzijas ceļus) | Ir grūti pagatavot ultra - plāni pārklājumi <10 mikroni, un biezuma regulēšanas diapazons ir šaurs |
Vircas pielāgojamība | Var rīkoties ar augstu cietu saturu (> 60%), augstu viskozitāti (> 1000cp) vircas, samazināt šķīdinātāja izmantošanu (videi draudzīgāku) | Slikta pielāgošanās spējas ar augstu cietu saturu/augstu viskozitātes vircu, viegli aizsērējamu pārklājuma portu |
Bojājums pašreizējam kolekcionāram | Nav mehāniska kontakta (atomizatora galva nesaskaras ar strāvas kolektoru), kas piemērota īpaši plāniem strāvas kolektoriem (piemēram, vara folija zem 6μm) | Scraper ir tiešā saskarē ar pašreizējo kolekcionāru, kas var viegli saskrāpēt plānas strāvas kolektoru. |
Ultraskaņas atomizācijas izsmidzināšanas uzklāšana bateriju jomā ir pārcēlusies no laboratorijas uz lielu - mēroga ražošanu, un galvenie scenāriji ietver:
3.1 litijs - Jonu akumulatora elektrodu pārklājums
Pozitīvs elektrods: trīskāršu materiālu (NCM), litija dzelzs fosfāta (LFP) utt. Alumīnija folijas virsmas virsmas, īpaši piemērota augstai - niķeļa trīskāršai virsmai (piemēram, NCM811) - Šāda veida materiāliem ir ārkārtīgi augstas prasības pārklājuma vienveidībai, pretējā gadījumā nevienmērīgu vietējo reakciju dēļ ir viegli izraisīt termisko bēgšanu.
Negatīvs elektrods: grafīta un silīcija pārklājums - balstīti materiāli uz vara folijas virsmas (silīcija - balstīti negatīvie elektrodi ir viegli paplašināmi, un vienmērīgs pārklājums cirkulācijas laikā var samazināt plīsumu).
Priekšrocības: uzlabot elektrodu virsmas blīvuma konsistenci (virsmas blīvuma novirze <1%), samaziniet "polarizācijas parādību" akumulatora uzlādes un izlādes laikā un pagarina cikla kalpošanas laiku (to var palielināt par 20%- 30%).
3.2 Degvielas elementu katalizatora slāņa pārklājums
Degvielas elementu (piemēram, ūdeņraža degvielas elementu), "membrānas elektrodu (MEA)" pamatkomponents, ir jāpārklāj ar platīnu - balstītiem katalizatoriem uz protonu apmaiņas membrānu virsmas (ārkārtīgi dārgi). Ultraskaņas atomizācijas izsmidzināšana var atomizēt katalizatora vircu (platīna daļiņu izkliede) 5 - 10 mikronu pilienos, veidojot katalizatora slāni ar vienmērīgu biezumu (± 0,5 mikronu), un platīna izmantošanas ātrums tiek palielināts līdz vairāk nekā 60%(tradicionālā metode ir tikai 30%- 40%), kas ievērojami samazina izmaksas.
3.3 cieta - stāvokļa akumulatora elektrolītu pārklājums
Cietās elektrolītam - stāvokļa baterijām (piemēram, sulfīdam un cietajiem elektrolītiem) ir jāveido nepārtraukts plāns slānis (1 - 5 mikroni) uz elektrodu virsmas. Ultraskaņas atomizācijas izsmidzināšana var izvairīties no tradicionālā pārklājuma "spiediena bojājumiem", nodrošināt, ka elektrolīta slānis ir plaisas - bez maksas, un uzlabot jonu vadīšanas efektivitāti.