1. načelo temeljnega procesa
Pri pripravi baterijskih elektrod lahko postopek ultrazvočnega brizganja atomizacije razdelimo na 4 ključne korake:
1.1 Priprava elektrode: mešajte aktivne materiale (kot so delci LifePo₄), vezive (kot je PVDF), prevodna sredstva (kot je ogljikova črna) s topili (kot je NMP), da se enakomerna gnoja (trdna vsebnost je običajno 40%- 70%) kot škropljene "70%).
1.2 DOSTAVA IN ATOMIZACIJA: Plah se dostavi v ultrazvočno atomizacijsko glavo skozi natančno infuzijsko črpalko. Piezoelektrični vibrator atomizacijske glave silovito vibrira pod vzbujanjem visokega - frekvenčnega električnega signala (ponavadi 20kHz - 100kHz), ki razbije kapljico na drobne kapljice s premerom 1 - 30 mikronov (velikost kapljic je mogoče prilagoditi s pogostostjo: višji frekvenca: višja je frekvenca.
1.3 Usmerjena dostava kapljic: Kapljice z atomiziranimi kapljicami poganjajo nosilni plin (kot so suh zrak, dušik), da tvori stabilen razpršilni žarek, ki se natančno razprši na površino kolektorja premikajočega se toka (trenutni kolektor se običajno neprestano prenaša s prevoznim pasom).
1.4 Oblikovanje in sušenje prevleke: kapljice se hitro širijo in se zlijejo na površino kolektorja toka, da tvorijo neprekinjeno prevleko, nato pa vstopite v sušilni kanal (za odstranitev topila), sčasoma tvorijo elektrodno prevleko z določeno debelino (običajno 5 - 200 mikronov).
2. Ključne prednosti v primerjavi s tradicionalno tehnologijo premaza elektrod
V proizvodnji baterijskih elektrod imajo tradicionalne tehnologije (kot sta rezilo in prevleka za reže) težave, kot so slaba enakomernost prevleke, visoka materialna odpadki in šibka prilagodljivost visoki viskoznosti/visoka trdna vsebnost vsebnosti. Prednosti ultrazvočnega brizganja atomizacije so še posebej vidne:
Predmet | Ultrazvočni razpršilec | Običajni doktor Blade / Slot prevleka |
Enotnost premaza | Kapljice so fine in koncentrirane, odstopanje debeline prevleke je mogoče nadzorovati znotraj ± 1%in ni napak, kot sta "zgoščevanje roba" in "luknje" | Dovzetno za nihanje viskoznosti gnojev, odstopanje debeline je običajno ± 5%- 10%, material pa se zlahka nabere na robu |
Uporaba materiala | Kapljice so zelo usmerjene, skoraj brez premika, stopnja uporabe pa doseže 85% - 95% (stroški aktivnih materialov so visoki, zato je ta prednost pomembna) | Slurry je enostavno ostati in kapljati, stopnja uporabe pa je le 50%- 70% |
Nadzor debeline prevleke | Ultra - tanke prevleke (do 1 mikrona) je mogoče doseči z neprekinjeno nastavljivo debelino, primerno za baterije z visoko energijo (tanke prevleke skrajšajo ionske difuzijske poti) | Težko je pripraviti ultra - tanke prevleke <10 mikronov, območje nastavitve debeline pa je ozko |
Prilagodljivost gnoja | Lahko obvlada visoko trdno vsebnost (> 60%), visoke viskoznosti (> 1000cp), zmanjšajte uporabo topila (bolj okolju prijazne) | Slaba prilagodljivost z visoko trdno vsebnostjo/visoko viskoznostjo, ki je enostavno zamašiti na premazu |
Škoda trenutnega zbiratelja | Brez mehanskega stika (glava atomizerja ne stopi v stik s trenutnim kolektorjem), primeren za izjemno tanke kolektorje (na primer bakreno folijo pod 6 μm) | Strgalo je v neposrednem stiku s trenutnim zbiralnikom, ki lahko enostavno opraska tanko tokovni zbiralec. |
Uporaba ultrazvočnega brizganja atomizacije na področju baterij se je iz laboratorija premaknila na veliko proizvodnjo obsega, temeljni scenariji pa vključujejo:
3.1 Litij - Ionska baterijska elektroda prevleka
Pozitivna elektroda: nanačni materiali za prevleke (NCM), litijev železov fosfat (LFP) itd. Na površini aluminijaste folije, še posebej primerne za visoko - nikljevo trinarno (kot je NCM811) - Ta vrsta materiala ima izjemno visoke zahteve za enotnost prevleke, sicer je zaradi neenakomernih lokalnih reakcij enostavno povzročiti toplotno pobeg.
Negativna elektroda: Grafit in silicij na podlagi materialov na površini bakrene folije (silicij - negativne elektrode je enostavno razširiti, enakomerna prevleka pa lahko med obtokom zmanjša ruptura).
Prednosti: Izboljšajte konsistenco površinske gostote elektrode (odstopanje površinske gostote <1%), zmanjšajte "polarizacijski pojav" med polnjenjem in odvajanjem baterije ter podaljšajte življenjsko dobo cikla (lahko se poveča za 20%- 30%).
3.2 premaza za katalizator gorivnih celic
Jedrna komponenta gorivnih celic (kot so vodikove gorivne celice), "membranska elektroda (MEA)", je treba prevleči s katalizatorji na osnovi platine - na površini membrane protonske izmenjave (izjemno drage). Ultrazvočno razprševanje atomizacije lahko atomizira katalizatorsko kapljico (platinasti delci) v kapljice 5 - 10 mikronov, ki tvorijo katalizatorsko plast z enakomerno debelino (± 0,5 mikrona), hitrost uporabe platine pa se poveča na več kot 60%(tradicionalna metoda je le 30%- 40%), kar se zelo zmanjša.
3.3 Trdna - Državna baterijska elektrolitna prevleka
Elektrolit trdnih - državnih baterij (kot sta sulfid in oksidni trdni elektroliti) mora na površini elektrode tvoriti neprekinjeno tanko plast (1 - 5 mikronov). Razprševanje ultrazvočne atomizacije se lahko izogne "poškodbah tlaka" tradicionalne prevleke, zagotovi, da je plast elektrolita razpokana - in izboljša učinkovitost ionske prevodnosti.