1. Принцип основного процесса
При приготовлении электродов аккумулятора процесс ультразвукового распыления распыления атомизации можно разделить на 4 ключевых шага:
1.1 Приготовление электродного суспензии: смешивайте активные материалы (такие как частицы LifePo₄), связующие (такие как PVDF), проводящие агенты (такие как углеродный черный) с растворителями (такими как NMP), чтобы сделать равномерную суспензию (твердое содержание обычно составляет 40%- 70%) в качестве брызги «сырые материалы».
1.2 Доставка и распыление суспензии: суспендия доставляется в ультразвуковую головку распыления через точный инфузионный насос. Пьезоэлектрический вибратор головки атомизации сильно вибрирует при возбуждении электрического сигнала с высокой частотой (обычно 20 кГц - 100 кГц), разбивая суспензию на крошечные капли диаметром 1 - 30 микрон (размер капель может регулироваться частотой: чем выше частота, тем лучше).
1.3 Направленная доставка капель: атомированные капли суспензии управляются газом -носителем (такими как сухой воздух, азот), чтобы сформировать стабильный блок распылителя, который точно распыляется на поверхность коллекционера движущегося тока (ток -коллектор обычно непрерывно транспортируется конвейерным ремнем).
1.4 Образование покрытия и сушка: капли быстро распространяются и сливаются на поверхности тока коллектора, чтобы сформировать непрерывное покрытие, а затем входят в канал сушки (для удаления растворителя), в конечном итоге образуя электродное покрытие с определенной толщиной (обычно 5 - 200 микрон).
2. Основные преимущества по сравнению с традиционной технологией покрытия электрода
В производстве электродов аккумулятор у традиционных технологий (таких как покрытие лезвия и щелевое покрытие) есть такие проблемы, как плохая однородность покрытия, высокие отходы материала и слабая адаптивность к высокой вязкости/высокой суспензии. Преимущества ультразвукового распыления распыления атомизации особенно заметны:
Элемент | Ультразвуковой спрей | Обычное лезвие врача / слот |
Покрытие единообразии | Капли хороши и концентрированы, отклонение толщины покрытия можно контролировать в пределах ± 1%, и нет дефектов, таких как «утолщение краев» и «выходы» | Восприимчиво к колебаниям вязкости суспензии, отклонение толщины обычно составляет ± 5%- 10%, а материал легко накапливается на краю |
Использование материалов | Капли высокой направленной, почти без дрейфа, а уровень использования достигает 85% - 95% (стоимость активных материалов высока, поэтому это преимущество значительно) | Суспензиация легко остаться и капать, а коэффициент использования составляет всего 50%- 70% |
Контроль толщины покрытия | Ультра - Тонкие покрытия (до 1 микрона) могут быть достигнуты с непрерывно регулируемой толщиной, подходящей для батарей с высокой плотностью энергии (тонкие покрытия укорачивают ионные пути) | Трудно приготовить ультра - тонкие покрытия <10 микрон, а диапазон регулировки толщины узкий |
Адаптивность адаптации | Может обрабатывать высокое содержание твердого содержания (> 60%), высокую вязкость (> 1000 куб. | Плохая адаптивность к высоким содержанию твердого содержания/высокой вязкости, легко засоренная порт покрытия |
Повреждение текущего коллекционера | Нет механического контакта (головка распылителя не контактирует с током коллекционером), подходит для коллекционеров чрезвычайно тонких тока (например, медная фольга ниже 6 мкм) | Скребок находится в прямом контакте с текущим коллекционером, который может легко поцарапать коллектор тонкого тока. |
Применение ультразвукового распыления распыления в области батарей перешло от лаборатории в масштабное производство, а основные сценарии включают в себя:
3.1 литиее - Ионное покрытие аккумулятора
Положительный электрод: покрытие тройным материалом (NCM), литий -фосфат (LFP) и т. Д. На поверхности алюминиевой фольги, особенно подходящей для высокого - никеля -тройка (например, NCM811) - Этот тип материала имеет чрезвычайно высокие требования к однородности покрытия, в противном случае легко вызвать термический сбег из -за неровных местных реакций.
Отрицательный электрод: покрытие графит и кремниевые материалы на основе поверхности медной фольги (кремниевые отрицательные электроды на основе кремния легко расширить, а однородное покрытие может уменьшить разрыв во время циркуляции).
Преимущества: улучшить консистенцию плотности поверхности электрода (отклонение поверхностной плотности <1%), уменьшить «явление поляризации» во время зарядки и сброса аккумулятора и продлить срок службы цикла (может быть увеличен на 20%- 30%).
3,2 Покрытие по катализатору топливных элементов.
Основной компонент топливных элементов (таких как водородные топливные элементы), «мембранный электрод (MEA)», должен быть покрыт платиновыми катализаторами на поверхности протонных обменных мембран (чрезвычайно дорого). Ультразвуковое распыление распыления атомизации может разжечь суспензию катализатора (дисперсия платиновой частицы) на 5 - 10 микронных капель, образуя слой катализатора с равномерной толщиной (± 0,5 микрона), а скорость использования платины увеличивается до более чем 60%(традиционный метод составляет только 30%- 40%), что значительно снижает затрат.
3.3 SOLID - Electrolyte Attence Attend
Электролит твердых батарей (таких как сульфид и сплошные электролиты) необходимо сформировать непрерывный тонкий слой (1 - 5 микрон) на поверхности электрода. Ультразвуковое распыление атомизации может избежать «повреждения давления» традиционного покрытия, гарантировать, что слой электролита свободен и повышает эффективность ионной проводимости.