În lanțul de producție de noi dispozitive de stocare a energiei, cum ar fi litiu - ion și baterii de sodiu - ioni, prepararea suspensiei bateriei este un pas cheie în determinarea performanței produsului final. Suspensia bateriei constă dintr -un amestec de materiale active, agenți conductori, lianți și solvenți în proporții specifice. Proprietățile sale uniforme de dispersie și spumă - fără spumă sunt direct legate de calitatea acoperirii cu electrozi. Prezența bulelor în suspensie poate duce la defecte precum găuri și goluri de acoperire în foile de electrod, reducând densitatea electrodului, afectând sarcina și eficiența descărcării bateriei și durata de viață a ciclului și chiar prezintă riscuri de siguranță. Metodele tradiționale de defoaming, cum ar fi defoamingul în vid și adăugarea de defecțiuni chimice, sunt fie ineficiente și energetice - sau pot introduce impurități care afectează performanța bateriei. Pe acest fundal, tehnologia cu ultrasunete, cu eficiența ridicată, prietenia cu mediul înconjurător și poluarea secundară zero, a devenit o soluție inovatoare pentru defoamingul cu suspensie a bateriei.
Ii. Principiul de bază al defoamenului cu ultrasunete a bateriei cu ultrasunete
Tehnologia cu ultrasunete de defoaming folosește efectele duble ale cavitației și transmiterii vibrațiilor pentru a elimina eficient bulele în suspensia bateriei. Principiile sale de bază pot fi împărțite în trei procese cheie:
1. Efectul cavitației: „Micro - Explozie” Distrugere cu bule
Când undele ultrasonice (de obicei cu o frecvență de 20kHz - 1MHz) sunt aplicate pe un sistem de nămol de baterie, acestea produc fluctuații periodice de presiune în suspensie - alternând între fazele de compresie și rarefacție. În timpul fazei de rarefiere, presiunea în suspensie scade brusc, formând un număr mare de cavități de vid minuscule (bule de cavitație). Aceste bule de cavitație absoarbe rapid bule înconjurătoare (inclusiv micron - și chiar nanometru - bule de dimensiuni), ceea ce face ca volumul lor să crească continuu. Ulterior, în faza de compresie, presiunea în suspensie crește rapid. Sub presiune, cavitația bule se contractă rapid și implodează, generând o presiune tranzitorie localizată înaltă (până la mii de atmosfere) și temperaturi ridicate (până la mii de grade Celsius), însoțite de unde de șoc intense și micro. Această „micro - explozie” - ca procesul de ruptură rupe direct bule adsorbite în nuclee cu bule extrem de mici. Acești nuclei, fiind prea mici pentru a menține stabilitatea, se contopesc rapid cu suspensia înconjurătoare sau scăparea din sistem, obținând un efect de defoaming.
2. Transmisia vibrațiilor: migrația și evadarea cu bule direcționate
Când ecografia se propagă prin suspensie, aceasta induce, de asemenea, vibrații de frecvență ridicate în molecule și particule din suspensie (frecvența vibrațiilor se potrivește cu frecvența cu ultrasunete). Această vibrație perturbă echilibrul stabil al bulelor în suspensie. Bulele atașate anterior la suprafața particulelor de material activ sau „legate” de vâscozitatea suspensiei câștigă energie cinetică sub acțiunea vibrațiilor, rupându -se de punctele de atașare și migrarea spre suprafața suspensiei. Mai mult, vibrația reduce vâscozitatea locală a suspensiei, reducând rezistența la migrația cu bule și accelerarea agregării cu bule și scăparea. Această vibrație - Efectul de migrare asistat este deosebit de important pentru suspensiile cu baterii de vâscozitate ridicate (cum ar fi sluri de catod cu baterii de litiu - ion, care de obicei au o vâscozitate de 1000 - 5000MPA ・ S). Poate rezolva eficient problema evadării cu bule din suspensia de vâscozitate ridicată în timpul defoamenului tradițional în vid.
3. Dispersie secundară: prevenirea regenerării cu bule
Spre deosebire de defomerii chimici, tehnologia cu ultrasunete nu numai că se defoams, ci și secundari dispersează particulele în suspensie. Vibrația cu ultrasunete și efectul cavitației sparge orice material activ și agregate agent conducător în suspensie, creând o dispersie mai uniformă. Această dispersie reduce „golurile” formate din aglomerarea particulelor. Aceste goluri pot captura cu ușurință aerul și pot forma bule noi. Dispersia uniformă a particulelor umple aceste goluri, reducând probabilitatea generarii secundare de bule la sursă. Acest lucru atinge efectele duale ale „Defoaming + Dispersion”, îmbunătățind în continuare calitatea suspensiei.
Iii. Avantajele de bază ale tehnologiei ultrasunete
În comparație cu metodele tradiționale de defoaming, tehnologia cu ultrasunete prezintă avantaje tehnice semnificative în defoamingul de suspensie a bateriei, care poate fi rezumat în următoarele patru puncte:
1.. Eficiență ridicată și gamă largă de aplicații
Defoamingul cu ultrasunete are o durată scurtă (de obicei, un singur tratament durează doar câteva minute până la peste zece minute, semnificativ mai puțin decât zeci de minute necesare pentru defoamingul în vid) și poate elimina bule minuscule (inclusiv bule de dimensiuni nano) care sunt dificil de eliminat cu metode tradiționale. Fie că este vorba de slurry anod de vâscozitate scăzută (cum ar fi suspensia de grafit pentru baterii cu litiu - ioni), suspensie ridicată de catod cu vâscozitate sau suspensii care conțin materiale active specializate, cum ar fi carbonul dur și albul prusac pentru baterii de sodiu - ioni, tehnologie cu ultrasunete oferă o defoaming eficient. Slimitele aplicabile variază de la 100 la 10.000 MPa · s, care acoperă sistemele de nămol ale bateriilor de stocare a energiei curente. 2. Verde și poluare - GRATUIT, asigurând performanța bateriei
Defoaming -ul ultrasunet este o metodă fizică de defoaming care nu necesită agenți de defoamente chimice, evitând în mod fundamental impactul negativ al reziduurilor de agent de defoaming asupra performanței bateriei. Componentele organice din defoamerii chimici tradiționali pot reacționa cu materiale active cu electrozi sau se descompun în timpul ciclismului bateriei, producând gaze și duc la degradarea capacității. Tehnologia cu ultrasunete, pe de altă parte, rupe doar fizic bule fără a modifica compoziția chimică a suspensiei, maximizând astfel performanța electrochimică și de siguranță a bateriei. Mai mult, această tehnologie nu produce apă uzată sau gaze de evacuare, alinându -se la filozofia de dezvoltare „fabricație verde” a noii industrii energetice.
3. Compatibilitatea puternică a procesului și integrarea ușoară în liniile de producție
Echipamentul cu ultrasunete de defoaming este relativ compact și pot fi integrate flexibil în liniile de producție existente de preparare a suspensiei bateriei. Poate fi utilizat ca o unitate de defoaming autonomă, instalată între rezervorul de amestecare a suspensiei și mașina de acoperire. Poate fi, de asemenea, combinat cu un dispozitiv de amestecare pentru a forma un sistem integrat „Mixing + Ultrasonic Defoaming”, permițând pregătirea simultană a suspensiei și defoamingul. Mai mult, parametrii echipamentelor cu ultrasunete (cum ar fi frecvența, puterea și timpul de procesare) pot fi ajustați cu precizie printr -un sistem de control automat, permițând optimizarea procesului de defoaming pe baza formulării și caracteristicilor diferitelor slurries (cum ar fi tipul de ingredient activ, vâscozitatea și conținutul solid), adaptând cerințele de flexibilitate ale liniei de producție.
4.. Costurile de producție reduse și stabilitatea îmbunătățirii producției
În ceea ce privește costurile de exploatare pe termen lung, defalingul cu ultrasunete consumă mai puțină energie decât scăderea vidului (care necesită un nivel continuu de vid ridicat și consumă multă energie) și elimină costurile de achiziție și adăugare a defecțiunilor chimici. În ceea ce privește stabilitatea producției, defalingul cu ultrasunete oferă un efect stabil de defoaming, mai puțin afectat de variațiile lotului de suspensie și modificări ale temperaturii și umidității ambientale. Aceasta reduce rata de resturi de electrod cauzată de defoamenia incompletă, îmbunătățind randamentul și stabilitatea liniei de producție. Datele de aplicare de la unii producători de baterii arată că utilizarea tehnologiei cu ultrasunete de defoaming a redus ratele de defecte de pin de electrod cu 30%- 50%, durata de viață a ciclului bateriei (încărcare și descărcare 1C) cu 10%- 15%și reducerea costurilor generale de producție cu 8%- 12%.