В производственной цепочке новых устройств для хранения энергии, таких как литий -ионные батареи, приготовление батареи является ключевым шагом в определении производительности конечного продукта. Суспензионная батарея состоит из смесью активных материалов, проводящих агентов, связующих и растворителей в определенных пропорциях. Его равномерная дисперсия и пена - свободные свойства напрямую связаны с качеством электродного покрытия. Присутствие пузырьков в суспензии может привести к дефектам, таким как выходы и промежутки покрытия в листах электродов, снижая плотность электродов, влияя на эффективность заряда и срок службы заряда батареи и срок службы цикла и даже создание рисков безопасности. Традиционные методы уколачивания, такие как вакуумное обоснование и добавление химических дефорамеров, являются либо неэффективными и энергиими - интенсивными, либо могут вводить примеси, которые влияют на производительность батареи. На этом фоне ультразвуковые технологии, с его высокой эффективностью, экологическим дружелюбием и нулевым вторичным загрязнением, стало инновационным решением для дефорации батареи.
II Основной принцип ультразвукового суспензии аккумулятора
Технология ультразвукового обжирания использует двойное влияние трансмиссии кавитации и вибрации, чтобы эффективно устранить пузырьки в суспензии аккумулятора. Его основные принципы можно разделить на три ключевых процесса:
1. Эффект кавитации: «Микро - Взрыв» Разрушение пузыря
Когда ультразвуковые волны (обычно с частотой 20 кГц - 1 МГц) применяются к системе суспензии аккумулятора, они производят периодические колебания давления в рамках суспензии, ведущей между фазами сжатия и разрешения. Во время фазы разрешения давление в суспензии резко падает, образуя большое количество крошечных вакуумных полостей (пузырьки кавитации). Эти пузырьки кавитации быстро поглощают окружающие пузырьки (включая микрон - и даже нанометровые пузырьки), что приводит к постоянному увеличению их объема. Впоследствии, во время фазы сжатия, давление в суспензии быстро поднимается. Под давлением пузырьки кавитации быстро сокращаются и взорвется, генерируя локализованное переходное высокое давление (до тысячи атмосфер) и высокую температуру (до тысяч градусов по Цельсию), сопровождаемые интенсивными ударными волнами и микро -струями. Этот «микро - Взрыв» - Как процесс разрыва непосредственно разбивает адсорбированные пузырьки на чрезвычайно маленькие пузырьковые ядра. Эти ядра, слишком малые, чтобы поддерживать стабильность, быстро сливаются с окружающей суспензией или выходят из системы, достигая эффекта разжигания.
2. Передача вибрации: направленная миграция пузырьков и побег
Когда ультразвук распространяется через суспензию, он также индуцирует высокую частотную вибрации в молекулах и частицах внутри суспензии (частота вибрации соответствует ультразвуковой частоте). Эта вибрация нарушает стабильное равновесие пузырьков в суспензии. Пузыри, ранее прикрепленные к поверхности частиц активного материала или «связаны» с помощью вязкости суспензии, получают кинетическую энергию под действием вибрации, вырываясь от точек прикрепления и мигрируя к поверхности суспензии. Кроме того, вибрация снижает локальную вязкость суспензии, снижая сопротивление к миграции пузырьков и ускоряя агрегацию пузырьков и побег. Эта вибрация - вспомогательный эффект миграции особенно важен для с высокой вязкостью, таких как катодные сращивания лития - Ионная батарея, которые обычно имеют вязкость 1000 - 5000 МПа). Это может эффективно решить проблему выхода пузырьков от высокой вязкости во время традиционного вакуумного дефорации.
3. Вторичная дисперсия: предотвращение регенерации пузырьков
В отличие от химических дефораторов, ультразвуковая технология не только дефорамы, но и вторичные диспергируют частицы в суспензии. Эффект ультразвуковой вибрации и кавитации разбивают любой активный материал и проводящие агрегаты в суспензии, создавая более равномерную дисперсию. Эта дисперсия уменьшает «пустоты», образованные агломерацией частиц. Эти пустоты могут легко поймать воздух и образовывать новые пузырьки. Единая дисперсия частиц заполняет эти пустоты, снижая вероятность вторичного генерации пузырьков у источника. Это достигает двойного эффекта «дефуааминга + дисперсии», дальнейшего улучшения качества суспензии.
Iii. Основные преимущества ультразвуковой технологии дефуирования
По сравнению с традиционными методами обморожения, ультразвуковая технология демонстрирует значительные технические преимущества при декорировании батареи, которые можно обобщить в следующих четырех точках:
1. Высокая эффективность оборота и широкий диапазон применений
Ультразвуковое дефроаммирование имеет короткую продолжительность (обычно одна обработка занимает всего несколько минут до десяти минут, что значительно меньше, чем десятки минут, необходимых для пылесоса), и может устранить крошечные пузырьки (включая пузырьки размером с нано - размером), которые трудно удалить традиционными методами. Будь то низкая суспензия анода вязкости (например, графитовая суспензия для литий -ионных батарей), катодная суспензия с высокой вязкостью или суспензии, содержащие специализированные активные материалы, такие как твердый углерод и прусский белый цвет для батареи натрия, ультразвуковые технологии, обеспечивают эффективное определение. Применимые суспензии варьируются от 100 до 10000 МПа · с, охватывая суспензию систем тока основной батареи для хранения энергии. 2. Зеленый и загрязнение - бесплатно, обеспечивая производительность аккумулятора
Ультразвуковое дефорирование - это метод физического дефорации, который не требует химических агентов по уколочке, что принципиально избегает негативного воздействия остатка агента оборота на производительность батареи. Органические компоненты в традиционных химических дефорамерах могут реагировать с электродными активными материалами или разложить во время циклического батареи, производя газы и приводя к деградации пропускной способности. Ультразвуковая технология, с другой стороны, только физически ломает пузырьки, не изменяя химический состав суспензии, таким образом максимизируя электрохимические и безопасные характеристики батареи. Кроме того, эта технология не производит никаких сточных вод или выхлопных газов, согласуясь с философией развития «зеленого производства» новой энергетической промышленности.
3. Сильная совместимость процессов и легкая интеграция в производственные линии
Ультразвуковое оборудование для оборотного оборудования является относительно компактным и может быть гибко интегрировано в существующие производственные линии подготовки батареи. Его можно использовать в качестве автономного блока обфотографирования, установленного между танком смесителя суспензии и машиной для покрытия. Его также можно объединить с смешанным устройством, чтобы сформировать интегрированную систему «микширования + ультразвуковой дефуаминг», обеспечивая одновременную подготовку суспензии и дефорирование. Кроме того, параметры ультразвукового оборудования (такие как частота, мощность и время обработки) могут быть точно скорректированы с помощью автоматизированной системы управления, позволяя оптимизировать процесс дефорации на основе состава и характеристик различных сногся (таких как тип активного ингредиента, вязкость и содержание твердых веществ), адаптируясь к требованиям гибкости производственной линии.
4. Снижение затрат на производство и улучшенная стабильность производства
С точки зрения длинных операционных затрат, ультразвуковое дефорирование потребляет меньше энергии, чем вакуумное дефорирование (которое требует непрерывного высокого уровня вакуума и потребляет много энергии), и устраняет затраты на закупки и добавление химических дефорамеров. С точки зрения стабильности производства, ультразвуковое дефорирование обеспечивает стабильный эффект дефорации, менее затронутые изменениями суспензии и изменениями температуры и влажности окружающей среды. Это снижает скорость лома электрода, вызванную неполным обморожением, повышающим выход и стабильность производственной линии. Данные применения от некоторых производителей батареи показывают, что использование ультразвуковой технологии дефроаминга имеет сниженные показатели дефектов электрода на 30%- 50%, увеличил срок службы батареи (заряд и разряд 1C) на 10%- 15%и снизил общие затраты на производство на 8%- 12%.