1. Kjerneprosessprinsipp
Ved fremstilling av batterilektroder kan prosessen med ultralydomomisering spraying deles inn i 4 nøkkeltrinn:
1.1 Fremstilling av elektrodeoppslemming: Bland aktive materialer (for eksempel LIFEPO₄ -partikler), bindemidler (for eksempel PVDF), ledende midler (for eksempel karbon svart) med løsningsmidler (for eksempel NMP) for å lage en jevn oppslemming (fast innhold er vanligvis 40%- 70%) som spray "rå materialer".
1.2 Slurry Levering og forstøvning: Oppslemmingen leveres til det ultrasoniske forstøvningshodet gjennom en presisjonsinfusjonspumpe. Den piezoelektriske vibratoren til forstøvningshodet vibrerer voldsomt under eksitering av et høyt - frekvenselektrisk signal (vanligvis 20 kHz - 100 kHz), og bryter slammet i bittesmå dråper med en diameter på 1 - 30 mikron (dråpestørrelsen kan justeres med frekvens: jo høyere frekvensen, den finnen, den finnen, den finnen, den finnen, den finnen, den finnen, den finnen, den finnen, den finnen den finnen, den finnen, den finnen, den finnen, den finnen, den finnen den finnen den finnen, den finnen den finnen den finnen den finnen, den finnen den finnen den finnen den finnen den finere.
1.3 Retningslevering av dråper: De forstøvede slurrydråpene er drevet av en bærergass (for eksempel tørr luft, nitrogen) for å danne en stabil spraystråle, som nøyaktig sprayes på den bevegelige strømsamleroverflaten (den nåværende samleren transporteres vanligvis kontinuerlig av et transportbånd).
1.4 Beleggedannelse og tørking: Dråpene sprer seg raskt og smelter sammen på overflaten av den nåværende samleren for å danne et kontinuerlig belegg, og legg deretter inn tørkekanalen (for å fjerne løsningsmidlet), og til slutt danne et elektrodebelegg med en viss tykkelse (vanligvis 5 - 200 mikron).
2. Kjernefordeler sammenlignet med tradisjonell elektrodebeleggsteknologi
I batterilektrodeproduksjon har tradisjonelle teknologier (for eksempel bladbelegg og spaltebelegg) problemer som dårlig belegg ensartethet, høyt materiale avfall og svak tilpasningsevne til høy viskositet/høy fast innholdsoppslemming. Fordelene med ultrasonisk forstøvning av forstøvning er spesielt fremtredende:
Punkt | Ultralydspray | Konvensjonelt legeblad / sporbelegg |
Belegg ensartethet | Dråpene er fine og konsentrerte, beleggstykkelsesavviket kan kontrolleres innen ± 1%, og det er ingen defekter som "kantfortykning" og "pinholes" | Mottatt for svingning av slamviskositet, tykkelsesavvik er vanligvis ± 5%- 10%, og materiale akkumuleres lett på kanten |
Materialutnyttelse | Dråpene er svært retningsbestemte, nesten fri for driv, og utnyttelsesgraden når 85% - 95% (kostnadene for aktive materialer er høye, så denne fordelen er betydelig) | Oppslemmingen er lett å forbli og dryppe, og utnyttelsesgraden er bare 50%- 70% |
Beleggstykkelse kontroll | Ultra - tynne belegg (ned til 1 mikron) kan oppnås med kontinuerlig justerbar tykkelse, egnet for høye energitetthetsbatterier (tynne belegg forkorter ionediffusjonsstier) | Det er vanskelig å tilberede ultra - tynne belegg <10 mikron, og tykkelsesjusteringsområdet er smalt |
Slurry tilpasningsevne | Kan håndtere høyt fast innhold (> 60%), høy viskositet (> 1000cp) slynger, redusere bruk av løsningsmiddel (mer miljøvennlig) | Dårlig tilpasningsevne til høyt fast innhold/høy viskositetsoppslemming, lett å tette beleggsporten |
Skade på nåværende samler | Ingen mekanisk kontakt (forstøverhodet kontakter ikke den nåværende samleren), egnet for ekstremt tynne strøm samlere (for eksempel kobberfolie under 6μm) | Skrapen er i direkte kontakt med den nåværende samleren, som enkelt kan klø den tynne strømoppsamleren. |
Påføringen av ultralydomomiseringsspraying i feltet med batterier har flyttet fra laboratoriet til stor - skalaproduksjon, og kjernescenariene inkluderer:
3.1 Litium - ionbatterielektrodebelegg
Positiv elektrode: belegg ternære materialer (NCM), litiumjernfosfat (LFP), etc. På overflaten av aluminiumfolie, spesielt egnet for høy - nikkel ternary (for eksempel NCM811) - Denne typen materiale har ekstremt høye krav til beleggenhet, ellers er det lett å forårsake termisk løp på grunn av ujevne lokale reaksjoner.
Negativ elektrode: belegggrafitt og silisium - Baserte materialer på overflaten av kobberfolie (silisium - Baserte negative elektroder er enkle å utvide, og jevn belegg kan redusere brudd under sirkulasjonen).
Fordeler: Forbedre konsistensen av elektrodeoverflatetetthet (overflatetetthetsavvik <1%), reduser "polarisasjonsfenomenet" under batterilading og utslipp, og forleng syklusens levetid (kan økes med 20%- 30%).
3.2 Bensincellekatalysatorlagbelegg
Kjernekomponenten til brenselceller (for eksempel hydrogenbrenselceller), "membranelektrode (MEA)", må belegges med platina - baserte katalysatorer på overflaten av protonutvekslingsmembraner (ekstremt dyrt). Ultrasonisk forstøvning av forstøvning kan forstøves katalysatoroppslemmingen (platinapartikkeldispersjon) i 5 - 10 mikron dråper, og danner et katalysatorlag med ensartet tykkelse (± 0,5 mikron), og platina -utnyttelsesgraden økes til mer enn 60%(den tradisjonelle metoden er bare 30%- 40%), som det er mer redusert til mer enn 60%(den tradisjonelle metoden.
3.3 Solid - Statens batterielektrolyttbelegg
Elektrolytten av faste - tilstandsbatterier (for eksempel sulfid og oksyd faste elektrolytter) trenger å danne et kontinuerlig tynt lag (1 - 5 mikron) på elektrodeoverflaten. Ultrasonisk forstøvning av forstøvning kan unngå "trykkskaden" av tradisjonelt belegg, sørg for at elektrolyttlaget er sprekk - fritt og forbedre ioneledningseffektiviteten.