Vo výrobnom reťazci nových zariadení na skladovanie energie, ako sú lítium a iónové batérie sodný, je príprava kal batérie kľúčovým krokom pri určovaní výkonu konečného produktu. Slurry batérie pozostáva zo zmesi aktívnych materiálov, vodivých látok, spojivá a rozpúšťadiel v špecifických rozmeroch. Jeho jednotné disperzie a peny - Bezplatné vlastnosti priamo súvisia s kvalitou povlaku elektród. Prítomnosť bublín v kaši môže viesť k defektom, ako sú pintoly a poťahové medzery v elektródových listoch, zníženie hustoty elektród, ovplyvňujúce účinnosť nabíjania a výboja batérie a dokonca aj vnímanie bezpečnostných rizík. Tradičné defoamingové metódy, ako je vákuové odkladanie a pridanie chemických defoamerov, sú buď neefektívne a energeticky náročné, alebo môžu zaviesť nečistoty, ktoré ovplyvňujú výkon batérie. Na tomto pozadí sa ultrazvuková technológia s vysokou účinnosťou, priateľskosťou a nulovou sekundárnou znečistením stala inovatívnym riešením pre odkladanie batérie.
II. Základný princíp ultrazvukovej batérie odkladanie
Ultrazvuková technológia defoamingu využíva duálne účinky prenosu kavitácie a vibrácií, aby sa efektívne eliminovali bubliny v batériovej kalu. Jeho základné princípy možno rozdeliť do troch kľúčových procesov:
1. Kavitačný efekt: „Mikro - výbuch“ zničenie bublín
Ak sa na batériový kalový systém aplikujú ultrazvukové vlny (zvyčajne s frekvenciou 20 kHz - 1MHz), vytvárajú periodické kolísanie tlaku v kalu - aternatívne medzi kompresnou a zriedkavou fázou. Počas fázy zriedkavosti prudko klesá tlak v kalu a vytvára veľké množstvo malých vákuových dutín (kavitačné bubliny). Tieto kavitačné bubliny rýchlo absorbujú okolité bubliny (vrátane mikrónu - a dokonca aj bubliny s veľkosťou nanometrov), čo spôsobuje, že ich objem sa neustále zvyšuje. Následne počas fázy kompresie rýchlo stúpa tlak v suspenzii. Pod tlakom sa kavitačné bubliny rýchlo sťahujú a implodujú a vytvárajú lokalizovaný prechodný vysoký tlak (až do tisícov atmosféry) a vysokú teplotu (až do tisícov stupňov Celzia), sprevádzané intenzívnymi nárazovými vlnami a micro - trysky. Tento „mikro - výbuch“ - Rovnako ako proces prasknutia priamo prelomí adsorbované bubliny do extrémne malých jadier bubliny. Tieto jadrá, ktoré sú príliš malé na to, aby si udržali stabilitu, sa rýchlo spájajú s okolitou suspenzou alebo únikom zo systému, čím sa dosiahne defoamingový efekt.
2. Prenos vibrácií: Riadená migrácia bublín a únik
Keď sa ultrazvuk šíri cez kal, indukuje tiež vysoké - frekvenčné vibrácie v molekulách a časticiach v kalu (frekvencia vibrácií sa zhoduje s ultrazvukovou frekvenciou). Táto vibrácia narúša stabilnú rovnováhu bublín v suspenzii. Bubliny, ktoré boli predtým pripevnené k povrchu častíc aktívneho materiálu alebo „zviazaného“ viskozitou viskozity, získava kinetickú energiu pri pôsobení vibrácií, zlomia sa zo svojich bodov pripevnenia a migrujú smerom k povrchu suspenzie. Vibrácie ďalej znižujú lokálnu viskozitu suspenzie, znižujú rezistenciu na migráciu bublín a zrýchľujúcu agregáciu bublín a únik. Tento účinok migrácie v vibrácii je obzvlášť dôležitý pre kalu s vysokou - viskozitovacou batériou (napríklad katódové katódové katódové katódové kalu, ktoré majú zvyčajne viskozitu 1 000 - 5 000 MPa ・ s). Môže účinne vyriešiť problém úniku bublín z kalov s vysokou - viskozitu počas tradičného vákuového odkladu.
3. Sekundárna disperzia: predchádzanie regenerácii bublín
Na rozdiel od chemických defoamerov ultrazvuková technológia nielen odfáry, ale aj sekundárne rozptyľuje častice v kalu. Účinok ultrazvukových vibrácií a kavitácie rozdeľuje akýkoľvek aktívny materiál a agregáty vodivých činidiel v kalu, čím sa vytvára rovnomernejšia disperzia. Táto disperzia znižuje „dutiny“ tvorené aglomeráciou častíc. Tieto dutiny môžu ľahko zachytiť vzduch a vytvárať nové bubliny. Rovnomerná disperzia častíc vyplňuje tieto dutiny, čím sa znižuje pravdepodobnosť generovania sekundárnych bublín pri zdroji. To dosahuje duálne účinky „defoaming + disperzie“, čo ďalej zlepšuje kvalitu suspenzie.
III. Základné výhody technológie ultrazvukového defoamingu
V porovnaní s tradičnými metódami defoamingu ultrazvuková technológia vykazuje významné technické výhody pri odkladaní batérie, ktoré je možné zhrnúť v nasledujúcich štyroch bodoch:
1. Vysoká účinnosť odkladania a široký rozsah aplikácií
Ultrazvukové vyfázanie má krátke trvanie (zvyčajne jedno ošetrenie trvá iba niekoľko minút viac ako desať minút, čo je výrazne menej ako desiatky minút potrebných na vyrovnanie vákua) a môže eliminovať malé bubliny (vrátane bublín s nano - Či už je to nízka - Viskozita anódová kalka (napríklad grafitovej kalu pre lítium - iónové batérie), katódová katódová kalka s vysokou - viskozitu alebo kalu obsahujúce špecializované aktívne materiály, ako je tvrdý uhlík a pruská biela pre batérie sodíka - iónové batérie, ultrazvukové technológie poskytujú účinné odkladanie. Použiteľné kalule sa pohybujú od 100 do 10 000 MPa · s, ktoré pokrývajú kalové systémy súčasných batérií na ukladanie energie. 2. Zelená a znečistenie - Bezplatné, zaistenie výkonu batérie
Ultrazvukové odkladanie je metóda fyzikálneho odkladača, ktorá nevyžaduje žiadne chemické defoamingové činidlá, ktoré sa zásadne vyhýbajú negatívnemu vplyvu zvyšku defoamingového činidla na výkon batérie. Organické komponenty v tradičných chemických defoameroch môžu reagovať s elektródovými aktívnymi materiálmi alebo sa rozkladať počas cyklovania batérií, produkujúce plyny a vedú k degradácii kapacity. Na druhej strane ultrazvuková technológia iba fyzicky láme bubliny bez zmeny chemického zloženia kalu, čím maximalizuje elektrochemický a bezpečnostný výkon batérie. Táto technológia navyše nevytvára žiadnu odpadovú vodu alebo výfukové plyny, ktoré sú v súlade s filozofiou vývoja „zelenej výroby“ nového energetického priemyslu.
3. Silná kompatibilita procesu a ľahká integrácia do výrobných liniek
Ultrazvukové odkladacie zariadenie je relatívne kompaktné a môže byť flexibilne integrované do existujúcich výrobných liniek prípravy batérie. Môže sa použiť ako samostatná odkladacia jednotka, ktorá je inštalovaná medzi kalistickou zmesou nádrže a poťahovým strojom. Môže sa tiež kombinovať so zmiešavacím zariadením, čím sa vytvorí integrovaný systém „miešanie + ultrazvukové vyfázanie“, ktorý umožňuje súčasnú prípravu kalu a vylučovanie. Ďalej môžu byť parametre ultrazvukových zariadení (napríklad frekvencia, výkon a čas spracovania) presne upravené pomocou automatizovaného riadiaceho systému, umožňujúceho optimalizáciu defoamingového procesu, ktorý sa optimalizuje na základe formulácie a charakteristík rôznych kalov (ako je typ aktívnej zložky, obsah a obsah solídnych látok), a prispôsobuje sa požiadavkám na flexibilitu produkčnej línie.
4. Znížené výrobné náklady a zlepšená stabilita výroby
Pokiaľ ide o dlhodobé prevádzkové náklady, ultrazvukové odkladanie spotrebúva menej energie ako vákuové odkladanie (čo si vyžaduje nepretržitú vysokú hladinu vákua a spotrebúva veľa energie) a eliminuje obstarávanie a náklady na pridávanie chemických odfárov. Pokiaľ ide o stabilitu výroby, ultrazvukové odkladanie ponúka stabilný defoamingový efekt, ktorý je menej ovplyvnený variáciami šarže a zmenami v okolitej teplote a vlhkosti. To znižuje rýchlosť šrotu elektród spôsobenou neúplným vylučovaním, zlepšovaním výnosu a stability výrobnej linky. Aplikačné údaje od niektorých výrobcov batérií ukazujú, že používanie technológie ultrazvukového defoamingu znížilo rýchlosti defektu elektródovej dierky o 30%- 50%, zvýšená životnosť cyklu batérie (1c náboj a výtok) o 10%- 15%a znížené celkové výrobné náklady o 8%- 12%.