1. Kärnprocessprincip
Vid framställningen av batterelektroder kan processen för ultraljuds atomiseringssprutning delas upp i fyra viktiga steg:
1.1 Beredning av elektroduppslamning: Blanda aktiva material (såsom LifePo₄ -partiklar), bindemedel (såsom PVDF), ledande medel (såsom kolsvart) med lösningsmedel (såsom NMP) för att göra en enhetlig uppslamning (fast innehåll är vanligtvis 40%- 70%) som spray "råmaterial".
1.2 Slamningsleverans och finfördelare: Uppslamningen levereras till ultraljudsatomiseringshuvudet genom en precisionsinfusionspump. Den piezoelektriska vibratorn i atomiseringshuvudet vibrerar våldsamt under excitation av en hög - Frekvens elektrisk signal (vanligtvis 20 kHz - 100 kHz), och bryter uppslamningen i små droppar med en diameter på 1 - 30 mikron (droppstorleken kan justeras med frekvens: den högre frekvensen, de finare dropparna).
1.3 Riktningsleverans av droppar: De atomiserade uppslamningsdropparna drivs av en bärargas (såsom torrluft, kväve) för att bilda en stabil spraystråle, som exakt sprayas på den rörliga aktuella samlarytan (den aktuella samlaren transporteras vanligtvis kontinuerligt av ett transportband).
1.4 Beläggning och torkning av beläggning: Dropparna sprids snabbt och smälter på ytan på den nuvarande samlaren för att bilda en kontinuerlig beläggning och gå sedan in i torkkanalen (för att avlägsna lösningsmedlet) och bildar så småningom en elektrodbeläggning med en viss tjocklek (vanligtvis 5 - 200 mikron).
2. Kärnfördelar jämfört med traditionell elektrodbeläggningsteknik
Vid batterelektrodtillverkning har traditionell teknik (såsom bladbeläggning och slitsbeläggning) problem såsom dålig beläggningens enhetlighet, högt materialavfall och svag anpassningsförmåga till hög viskositet/hög fast innehåll av uppslamning. Fördelarna med ultraljuds atomiseringssprutning är särskilt framträdande:
Punkt | Ultraljudsspray | Konventionellt läkarblad / slotbeläggning |
Beläggning | Dropparna är fina och koncentrerade, beläggningstjockleksavvikelsen kan kontrolleras inom ± 1%, och det finns inga defekter som "kantförtjockning" och "pinholes" | Mottaglig för fluktuationen av uppslamningsviskositet, tjockleksavvikelse är vanligtvis ± 5%- 10%och material ackumuleras lätt på kanten |
Materialanvändning | Dropparna är mycket riktade, nästan fria från drift, och användningshastigheten når 85% - 95% (kostnaden för aktiva material är höga, så denna fördel är betydande) | Uppslamningen är lätt att stanna och droppa, och användningsgraden är endast 50%- 70% |
Beläggningstjocklekskontroll | Ultra - Tunna beläggningar (ner till 1 mikron) kan uppnås med kontinuerligt justerbar tjocklek, lämplig för batterier med hög energitäthet (tunna beläggningar förkortar jon diffusionsvägar) | Det är svårt att förbereda Ultra - Tunna beläggningar <10 mikron, och tjockleksjusteringsområdet är smalt |
Slurry anpassningsförmåga | Kan hantera högt fast innehåll (> 60%), hög viskositet (> 1000CP) uppslamning, minska användningsmedelsanvändningen (mer miljövänlig) | Dålig anpassningsförmåga till högt fast innehåll/uppslamning av hög viskositet, lätt att täppa till beläggningsporten |
Skador på den nuvarande samlaren | Ingen mekanisk kontakt (Atomizer -huvudet kontaktar inte den aktuella samlaren), lämplig för extremt tunna strömsamlare (t.ex. kopparfolie under 6 um) | Skrapan är i direktkontakt med den nuvarande samlaren, som enkelt kan skrapa den tunna aktuella samlaren. |
Tillämpningen av ultraljuds atomiseringssprutning inom batterierna har flyttat från laboratoriet till stor produktionsproduktion, och kärnscenarierna inkluderar:
3.1 Litium - Jonbatterielektrodbeläggning
Positiv elektrod: beläggning av ternära material (NCM), litiumjärnfosfat (LFP), etc. På ytan av aluminiumfolie, särskilt lämplig för hög - nickel ternär (såsom NCM811) - Denna typ av material har extremt höga krav för beläggningens enhetlighet, annars är det lätt att orsaka termisk språng på grund av ojämna lokala reaktioner.
Negativ elektrod: Beläggningsgrafit och kisel - Baserade material på ytan av kopparfolie (kisel - Baserade negativa elektroder är enkla att expandera, och enhetlig beläggning kan minska brott under cirkulationen).
Fördelar: Förbättra konsistensen för elektrodytdensitet (ytdensitetsavvikelse <1%), minska "polarisationsfenomenet" under batteriladdning och urladdning och förlänga cykellivslängden (kan ökas med 20%- 30%).
3.2 Bränslecellkatalysatorlagerbeläggning
Kärnkomponenten i bränsleceller (såsom vätebränsleceller), "Membranelektrod (MEA)", måste beläggas med platina - Baserade katalysatorer på ytan av protonbytesmembran (extremt dyra). Ultrasonic atomiseringssprutning kan atomisera katalysatorns uppslamning (platinpartikeldispersion) i 5 - 10 mikrondroppar, och bildar en katalysatorskikt med enhetlig tjocklek (± 0,5 mikron), och platinanvändningshastigheten ökas till mer än 60%(den traditionella metoden är endast 30%- 40%), vilket ger mycket reducerade.
3.3 Solid - Tillståndsbatterielektrolytbeläggning
Elektrolyten av fasta - Tillståndsbatterier (såsom sulfid och oxidfasta elektrolyter) måste bilda ett kontinuerligt tunt skikt (1 - 5 mikron) på elektrodytan. Ultrasonisk atomiseringssprutning kan undvika "tryckskador" för traditionell beläggning, se till att elektrolytskiktet är sprickor - fritt och förbättra jonledningseffektiviteten.