1. Prinsip Proses Teras
Dalam penyediaan elektrod bateri, proses penyemburan atomisasi ultrasonik boleh dibahagikan kepada 4 langkah utama:
1.1 Penyediaan buburan elektrod: Campurkan bahan aktif (seperti zarah LIFEPO₄), pengikat (seperti PVDF), agen konduktif (seperti karbon hitam) dengan pelarut (seperti NMP) untuk membuat buburan seragam (kandungan pepejal biasanya 40%- 70%) sebagai bahan mentah "
1.2 Penghantaran Buburan dan Atomisasi: Slurry dihantar ke kepala atomisasi ultrasonik melalui pam infusi ketepatan. Penggetar piezoelektrik kepala atomisasi bergetar dengan ganas di bawah pengujaan isyarat elektrik frekuensi yang tinggi (biasanya 20kHz - 100kHz), memecahkan buburan ke dalam titisan kecil dengan diameter 1 -
1.3 Penghantaran Titisan Titisan: Titisan buburan atomisasi didorong oleh gas pembawa (seperti udara kering, nitrogen) untuk membentuk rasuk semburan yang stabil, yang disembur dengan tepat ke permukaan pemungut semasa yang bergerak (pemungut semasa biasanya diangkut oleh tali pinggang penghantar).
1.4 Pembentukan dan pengeringan salutan: Titisan dengan cepat merebak dan fius pada permukaan pemungut semasa untuk membentuk salutan berterusan, dan kemudian masukkan saluran pengeringan (untuk mengeluarkan pelarut), akhirnya membentuk salutan elektrod dengan ketebalan tertentu (biasanya 5 - 200 mikron).
2. Kelebihan teras berbanding dengan teknologi salutan elektrod tradisional
Dalam pembuatan elektrod bateri, teknologi tradisional (seperti salutan bilah dan salutan celah) mempunyai masalah seperti keseragaman salutan yang lemah, sisa bahan yang tinggi, dan kebolehsuaian yang lemah kepada kelikatan tinggi/buburan kandungan pepejal yang tinggi. Kelebihan penyemburan atomisasi ultrasonik sangat menonjol:
Item | Semburan ultrasonik | Bilah Doktor / Slot Doktor Konvensional |
Keseragaman salutan | Titisan itu halus dan tertumpu, sisihan ketebalan salutan boleh dikawal dalam ± 1%, dan tidak ada kecacatan seperti "penebalan tepi" dan "pinholes" | Terdedah kepada turun naik kelikatan buburan, sisihan ketebalan biasanya ± 5%- 10%, dan bahan mudah terkumpul di tepi |
Penggunaan bahan | Titisannya sangat berarah, hampir bebas daripada hanyut, dan kadar penggunaan mencapai 85% - 95% (kos bahan aktif adalah tinggi, jadi kelebihan ini adalah signifikan) | Bubur mudah untuk kekal dan menetes, dan kadar penggunaan hanya 50%- 70% |
Kawalan ketebalan salutan | Ultra - Lapisan Nipis (Turun hingga 1 Mikron) boleh dicapai dengan ketebalan yang boleh disesuaikan secara berterusan, sesuai untuk bateri ketumpatan tenaga yang tinggi (salutan nipis memendekkan laluan penyebaran ion) | Sukar untuk menyediakan ultra - salutan nipis <10 mikron, dan julat pelarasan ketebalan sempit |
Kesesuaian buburan | Boleh mengendalikan kandungan pepejal yang tinggi (> 60%), kelikatan tinggi (> 1000cp) buburan, mengurangkan penggunaan pelarut (lebih mesra alam) | Kesesuaian yang lemah kepada kandungan pepejal/kelikatan tinggi yang tinggi, mudah menyumbat pelabuhan salutan |
Kerosakan kepada pemungut semasa | Tiada hubungan mekanikal (kepala pengabut tidak menghubungi pengumpul semasa), sesuai untuk pengumpul semasa yang sangat nipis (seperti kerajang tembaga di bawah 6μm) | Pengikis berada dalam hubungan langsung dengan pemungut semasa, yang dengan mudah boleh menggaru pengumpul semasa nipis. |
Penggunaan penyembur atomisasi ultrasonik dalam bidang bateri telah berpindah dari makmal ke pengeluaran skala besar, dan senario teras termasuk:
3.1 lithium - salutan elektrod bateri ion
Elektrod positif: Bahan Ternary Coating (NCM), Lithium Iron Phosphate (LFP), dan lain -lain pada permukaan aluminium foil, terutamanya sesuai untuk tinggi - nikel ternary (seperti NCM811) - Bahan jenis ini mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk keseragaman salutan, jika tidak, mudah untuk menyebabkan pelarian haba disebabkan oleh tindak balas tempatan yang tidak sekata.
Elektrod negatif: grafit salutan dan silikon - Bahan berasaskan pada permukaan foil tembaga (silikon - elektrod negatif berasaskan mudah berkembang, dan salutan seragam dapat mengurangkan pecah semasa peredaran).
Kelebihan: Meningkatkan konsistensi ketumpatan permukaan elektrod (sisihan kepadatan permukaan <1%), mengurangkan "fenomena polarisasi" semasa pengecasan bateri dan pelepasan, dan memanjangkan hayat kitaran (boleh ditingkatkan sebanyak 20%- 30%).
3.2 lapisan lapisan pemangkin sel bahan bakar
Komponen teras sel bahan api (seperti sel bahan api hidrogen), "elektrod membran (MEA)", perlu disalut dengan pemangkin berasaskan platinum pada permukaan membran pertukaran proton (sangat mahal). Penyemburan atomisasi ultrasonik boleh mengukuhkan buburan pemangkin (penyebaran zarah platinum) ke dalam titisan 5 - 10 mikron, membentuk lapisan pemangkin dengan ketebalan seragam (± 0.5 mikron), dan kadar penggunaan platinum meningkat kepada lebih daripada 60%(kaedah tradisional hanya 30%-
3.3 Pepejal - Salutan Elektrolit Bateri Negeri
Elektrolit pepejal - bateri negeri (seperti elektrolit pepejal sulfida dan oksida) perlu membentuk lapisan nipis berterusan (1 - 5 mikron) pada permukaan elektrod. Penyemburan atomisasi ultrasonik boleh mengelakkan "kerosakan tekanan" salutan tradisional, memastikan lapisan elektrolit adalah retak - bebas, dan meningkatkan kecekapan pengaliran ion.