I produksjonskjeden til nye energilagringsenheter som litium - ion og natrium - ionbatterier, er tilberedning av batterisoppslemming et viktig trinn for å bestemme ytelsen til sluttproduktet. Batterisoppslemming består av en blanding av aktive materialer, ledende midler, permer og løsningsmidler i spesifikke proporsjoner. Dens ensartede spredning og skum - Frie egenskaper er direkte relatert til kvaliteten på elektrodebelegget. Tilstedeværelsen av bobler i oppslemmingen kan føre til defekter som pinholes og beleggingshull i elektrodearkene, redusere elektrodetettheten, som påvirker batteriets ladnings- og utladningseffektivitet og syklus levetid, og til og med utgjør sikkerhetsrisiko. Tradisjonelle defoaming -metoder, for eksempel vakuumdefoaming og tilsetning av kjemiske defoamers, er enten ineffektive og energi - intensiv, eller kan introdusere urenheter som påvirker batteriets ytelse. På bakgrunn av dette har ultralydteknologi, med sin høye effektivitet, miljøvennlighet og null sekundær forurensning, blitt en nyskapende løsning for batterioppslemming.
Ii. Kjerneprinsippet for ultralydbatterioppslemming
Ultrasonic defoaming -teknologi utnytter de doble effektene av kavitasjon og vibrasjonsoverføring for effektivt å eliminere bobler i batterioppslemming. Kjerneprinsippene kan deles inn i tre viktige prosesser:
1. Kavitasjonseffekt: "Mikro - eksplosjon" boble ødeleggelse
Når ultralydbølger (typisk med en frekvens på 20 kHz - 1MHz) påføres et batterioppslemmingssystem, produserer de periodiske trykksvingninger i oppslemmingen - som ligger mellom kompresjon og rarefaction -faser. I løpet av rarefaction -fasen synker trykket i oppslemmingen skarpt, og danner et stort antall bittesmå vakuumhulrom (kavitasjonsbobler). Disse kavitasjonsboblene absorberer raskt omkringliggende bobler (inkludert mikron - og til og med nanometer - størrelse bobler), noe som får volumet til å øke kontinuerlig. Deretter, under kompresjonsfasen, stiger trykket i oppslemmingen raskt. Under presset bobler kavitasjonen raskt og imploderer, og genererer lokalisert forbigående høyt trykk (opptil tusenvis av atmosfærer) og høy temperatur (opptil tusenvis av grader Celsius), ledsaget av intense sjokkbølger og mikro - jetfly. Denne "mikro - eksplosjonen" - som bruddprosess bryter direkte adsorberte bobler til ekstremt små boblekjerner. Disse kjernene, som er for små til å opprettholde stabilitet, smelter raskt sammen med den omkringliggende oppslemmingen eller flukt fra systemet, og oppnår en tappende effekt.
2. Vibrasjonsoverføring: rettet boble migrasjon og flukt
Når ultralyd forplanter seg gjennom oppslemmingen, induserer den også høye - frekvensvibrasjoner i molekylene og partiklene i oppslemmingen (frekvensen av vibrasjonen samsvarer med ultralydfrekvensen). Denne vibrasjonen forstyrrer den stabile likevekten av bobler i oppslemmingen. Bobler som tidligere er festet til overflaten av de aktive materialpartiklene eller "bundet" av oppslemmingens viskositet, får kinetisk energi under virkning av vibrasjon, og bryter fri fra festingspunktene og vandrer mot slurryoverflaten. Videre reduserer vibrasjon den lokale viskositeten til oppslemmingen, og reduserer motstanden mot boblevandring og akselererer bobleaggregering og rømming. Denne vibrasjonen - assistert migrasjonseffekt er spesielt viktig for høye - viskositetsbatteri -slammer (for eksempel litium - ion -batterikatodesnurner, som vanligvis har en viskositet på 1000 - 5000MPa ・ s). Det kan effektivt løse problemet med bobleflukt fra høye - viskositetsoppslemminger under tradisjonell vakuumdefoaming.
3. Sekundær spredning: Forebygging av boblefornyelse
I motsetning til kjemiske defoamers, sprer ultralydteknologi ikke bare defoams, men også sekundær sprer partiklene i oppslemmingen. Ultralydvibrasjonen og kavitasjonseffekten bryter opp ethvert aktivt materiale og ledende middelaggregater i oppslemmingen, og skaper en mer jevn spredning. Denne spredningen reduserer "hulrom" dannet ved partikkel agglomerering. Disse hulrommene kan enkelt felle luft og danne nye bobler. Den ensartede spredningen av partikler fyller disse hulrommene, og reduserer sannsynligheten for sekundær boblegenerering ved kilden. Dette oppnår de doble effektene av "defoaming + spredning", "forbedrer oppslemmingskvaliteten ytterligere.
Iii. Kjernefordeler med ultrasonisk defoaming -teknologi
Sammenlignet med tradisjonelle defoaming -metoder, utviser ultralydteknologi betydelige tekniske fordeler i batterioppslemmingsdefoaming, som kan oppsummeres i følgende fire punkter:
1.
Ultrasonisk defoaming har en kort varighet (vanligvis tar en enkelt behandling bare noen få minutter til over ti minutter, betydelig mindre enn titalls minutter som kreves for vakuumfisking) og kan eliminere bittesmå bobler (inkludert nano - størrelse bobler) som er vanskelige å fjerne med tradisjonelle metoder. Enten det er lavt - viskositetsanodeoppslemming (for eksempel grafittoppslemming for litium - ionebatterier), høy - viskositetskatodesslemming, eller slamming som inneholder spesialiserte aktive materialer som hard karbon og prøyssisk hvit for natrium - ionebatterier, leverer ultrasonisk teknologi effektiv defoaming. Gjeldende oppslemminger varierer fra 100 til 10.000 MPa ·, som dekker oppslemmingssystemene til nåværende mainstream energilagringsbatterier. 2. grønn og forurensning - gratis, sikre batteriets ytelse
Ultrasonic defoaming er en fysisk defoaming -metode som ikke krever noen kjemiske defoaming -midler, og unngår grunnleggende den negative effekten av resten av defoaming agent på batteriets ytelse. De organiske komponentene i tradisjonelle kjemiske defoamers kan reagere med elektrode aktive materialer eller dekomponere under batterisykling, produsere gasser og føre til kapasitetsnedbrytning. Ultralydteknologi, derimot, bryter bare fysisk bobler uten å endre den kjemiske sammensetningen av oppslemmingen, og dermed maksimere den elektrokjemiske og sikkerhetsytelsen til batteriet. Videre produserer denne teknologien ingen avløpsvann eller avgass, og samsvarer med den "grønne produksjonen" utviklingsfilosofien til den nye energibransjen.
3. Sterk prosesskompatibilitet og enkel integrasjon i produksjonslinjer
Det ultralydiske defoaming -utstyret er relativt kompakt og kan integreres fleksibelt i eksisterende produksjonslinjer for batterioppslemming. Den kan brukes som en frittstående defoaming -enhet, installert mellom oppslemmingstanken og beleggmaskinen. Det kan også kombineres med en blandingsenhet for å danne et integrert "Mixing + Ultrasonic Defoaming" -system, noe som muliggjør samtidig slampreparat og defoaming. Videre kan ultralydutstyrsparametere (for eksempel frekvens, effekt og behandlingstid) justeres nøyaktig gjennom et automatisert kontrollsystem, slik at defoaming -prosessen kan optimaliseres basert på formuleringen og egenskapene til forskjellige slammer (for eksempel aktiv ingrediens -typen, viskositet og fastsatte innhold), tilpasning til fleksibilitetskravene til produksjonslinjen.
4. Reduserte produksjonskostnader og forbedret produksjonsstabilitet
Når det gjelder lange - termin driftskostnader, bruker ultralyddefoaming mindre energi enn vakuumdefoaming (som krever et kontinuerlig høyt vakuumnivå og bruker mye energi), og eliminerer anskaffelser og tilleggskostnader for kjemiske defoamers. Når det gjelder produksjonsstabilitet, gir ultralyddefoaming en stabil defoaming -effekt, mindre påvirket av variasjoner i batch -batch og endringer i omgivelsestemperatur og fuktighet. Dette reduserer elektrodeskraphastigheten forårsaket av ufullstendig defoaming, noe som forbedrer utbyttet og stabiliteten til produksjonslinjen. Applikasjonsdata fra noen batteriprodusenter viser at bruken av ultrasonisk defoaming -teknologi har redusert elektrode pinhole defekthastigheter med 30%- 50%, økt batterisyklus levetid (1C lading og utladning) med 10%- 15%, og reduserte totale produksjonskostnader med 8%- 12%.