ในห่วงโซ่การผลิตของอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานใหม่เช่นลิเธียม - ไอออนและโซเดียม - ไอออนแบตเตอรี่การเตรียมสารละลายแบตเตอรี่เป็นขั้นตอนสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย สารละลายแบตเตอรี่ประกอบด้วยส่วนผสมของวัสดุที่ใช้งานสารตัวนำสารยึดเกาะและตัวทำละลายในสัดส่วนที่เฉพาะเจาะจง การกระจายตัวของชุดและโฟม - คุณสมบัติฟรีเกี่ยวข้องโดยตรงกับคุณภาพของการเคลือบอิเล็กโทรด การปรากฏตัวของฟองอากาศในสารละลายสามารถนำไปสู่ข้อบกพร่องเช่นรูเข็มและช่องว่างการเคลือบในแผ่นอิเล็กโทรดลดความหนาแน่นของอิเล็กโทรดซึ่งมีผลต่อการชาร์จและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และอายุการใช้งานและแม้กระทั่งความเสี่ยงด้านความปลอดภัย วิธีการ defoaming แบบดั้งเดิมเช่น defoaming สูญญากาศและการเพิ่ม defoamers ทางเคมีนั้นไม่มีประสิทธิภาพและพลังงาน - เข้มข้นหรืออาจแนะนำสิ่งสกปรกที่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ เมื่อเทียบกับฉากหลังนี้เทคโนโลยีอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพสูงความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมลพิษระดับรองเป็นศูนย์ได้กลายเป็นทางออกที่เป็นนวัตกรรมสำหรับการปราบปรามแบตเตอรี่ defoaming
ii. หลักการหลักของการเล่นแบตเตอรี่อัลตราโซนิก
เทคโนโลยี ultrasonic defoaming ใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์คู่ของการส่งสัญญาณโพรงอากาศและการสั่นสะเทือนเพื่อกำจัดฟองอากาศในสารละลายแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลักการหลักของมันสามารถแบ่งออกเป็นสามกระบวนการสำคัญ:
1. เอฟเฟกต์โพรงอากาศ: "ไมโคร - ระเบิด" การทำลายฟองสบู่
เมื่อคลื่นอัลตราโซนิก (โดยทั่วไปมีความถี่ 20kHz - 1MHz) จะถูกนำไปใช้กับระบบสารละลายแบตเตอรี่พวกเขาจะสร้างความผันผวนของแรงดันเป็นระยะภายในสารละลาย - การเปลี่ยนแปลงระหว่างขั้นตอนการบีบอัดและการหายาก ในระหว่างขั้นตอนการหายากความดันในสารละลายจะลดลงอย่างรวดเร็วทำให้เกิดโพรงสูญญากาศขนาดเล็กจำนวนมาก (ฟองสบู่คาวิตี้) ฟองอากาศเหล่านี้ดูดซับฟองอากาศโดยรอบอย่างรวดเร็ว (รวมถึงไมครอน - และแม้กระทั่งนาโนเมตร - ฟองขนาดใหญ่) ทำให้ปริมาณของพวกเขาเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ต่อจากนั้นในระหว่างขั้นตอนการบีบอัดความดันในสารละลายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ภายใต้แรงกดดันฟองอากาศเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหดตัวและระเบิดสร้างแรงดันสูงชั่วคราวชั่วคราว (สูงถึงหลายพันชั้น) และอุณหภูมิสูง (สูงถึงหลายพันองศาเซลเซียส) พร้อมด้วยคลื่นกระแทกที่รุนแรงและเจ็ตส์ไมโคร "ไมโคร - การระเบิด" - เช่นกระบวนการแตกโดยตรงจะแบ่งการดูดซับฟองให้เป็นนิวเคลียสฟองขนาดเล็กมาก นิวเคลียสเหล่านี้มีขนาดเล็กเกินไปที่จะรักษาเสถียรภาพผสานอย่างรวดเร็วกับสารละลายโดยรอบหรือหลบหนีจากระบบเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์ defoaming
2. การส่งสัญญาณการสั่นสะเทือน: การย้ายถิ่นของฟองและหลบหนีโดยตรง
เมื่ออัลตร้าซาวด์แพร่กระจายผ่านสารละลายมันจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนสูง - ความถี่ในโมเลกุลและอนุภาคภายในสารละลาย (ความถี่ของการสั่นสะเทือนตรงกับความถี่อัลตร้าซาวด์) การสั่นสะเทือนนี้ขัดขวางความสมดุลที่มั่นคงของฟองอากาศภายในสารละลาย ก่อนหน้านี้ฟองสบู่ติดอยู่กับพื้นผิวของอนุภาควัสดุที่ใช้งานอยู่หรือ "ถูกผูกไว้" โดยความหนืดของสารละลายจะได้รับพลังงานจลน์ภายใต้การสั่นสะเทือนของการสั่นสะเทือนโดยไม่ได้รับผลกระทบจากจุดแนบและอพยพไปยังพื้นผิวสารละลาย นอกจากนี้การสั่นสะเทือนลดความหนืดในท้องถิ่นของสารละลายลดความต้านทานต่อการย้ายถิ่นของฟองและเร่งการรวมฟองและการหลบหนี การสั่นสะเทือนนี้ - เอฟเฟกต์การย้ายถิ่นที่ได้รับความช่วยเหลือนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการลดลงของแบตเตอรี่ที่มีความหนืดสูง มันสามารถแก้ปัญหาการหลบหนีฟองอย่างมีประสิทธิภาพจาก slurries ความหนืดสูงในระหว่างการ defoaming สูญญากาศแบบดั้งเดิม
3. การกระจายตัวทุติยภูมิ: ป้องกันการฟื้นฟูฟองสบู่
ซึ่งแตกต่างจาก defoamers ทางเคมีเทคโนโลยีอัลตราโซนิกไม่เพียง แต่ defoams เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการกระจายอนุภาคในสารละลาย เอฟเฟกต์การสั่นสะเทือนของอัลตราโซนิกและการเกิดโพรงอากาศจะทำให้วัสดุที่ใช้งานและสารนำไฟฟ้ารวมอยู่ในสารละลายทำให้เกิดการกระจายตัวที่สม่ำเสมอมากขึ้น การกระจายตัวนี้ช่วยลด "ช่องว่าง" ที่เกิดจากการรวมตัวกันของอนุภาค ช่องว่างเหล่านี้สามารถดักจับอากาศและสร้างฟองใหม่ได้อย่างง่ายดาย การกระจายตัวของอนุภาคที่สม่ำเสมอเติมช่องว่างเหล่านี้ลดโอกาสในการสร้างฟองรองที่แหล่งกำเนิด สิ่งนี้บรรลุผลคู่ของ "defoaming + dispersion" ปรับปรุงคุณภาพสารละลายต่อไป
iii. ข้อดีหลักของเทคโนโลยี defoaming อัลตราโซนิก
เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการ defoaming แบบดั้งเดิมเทคโนโลยีอัลตราโซนิกแสดงข้อได้เปรียบทางเทคนิคที่สำคัญในการ defoaming สารละลายแบตเตอรี่ซึ่งสามารถสรุปได้ในสี่คะแนนต่อไปนี้:
1. ประสิทธิภาพ defoaming สูงและช่วงแอปพลิเคชันที่กว้าง
ultrasonic defoaming มีระยะเวลาสั้น ๆ (โดยทั่วไปการรักษาเพียงครั้งเดียวใช้เวลาเพียงไม่กี่นาทีถึงสิบนาทีน้อยกว่าสิบนาทีที่จำเป็นสำหรับ defoaming สูญญากาศ) อย่างมีนัยสำคัญและสามารถกำจัดฟองเล็ก ๆ (รวมถึงฟองขนาดนาโน - ขนาด) ที่ยากที่จะลบด้วยวิธีการดั้งเดิม ไม่ว่าจะเป็นต่ำ - ความหนืดแอโนดสารละลาย (เช่นสารละลายกราไฟท์สำหรับลิเธียม - ไอออนแบตเตอรี่), สูง - ความหนืดแคโทดสารละลายหรือสารละลายที่มีวัสดุที่ใช้งานเฉพาะเช่นคาร์บอนแข็งและปรัสเซียนสีขาวสำหรับแบตเตอรี่โซเดียม - ไอออนเทคโนโลยีอัลตราโซนิก สารละลายที่ใช้งานได้มีตั้งแต่ 100 ถึง 10,000 MPa · S ครอบคลุมระบบสารละลายของแบตเตอรี่ที่เก็บพลังงานกระแสหลักในปัจจุบัน 2. สีเขียวและมลพิษ - ฟรีมั่นใจว่าประสิทธิภาพของแบตเตอรี่
ultrasonic defoaming เป็นวิธีการ defoaming ทางกายภาพที่ไม่จำเป็นต้องมีตัวแทน defoaming ทางเคมีโดยพื้นฐานการหลีกเลี่ยงผลกระทบด้านลบของสารตกค้าง defoaming สารตกค้างต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ส่วนประกอบอินทรีย์ใน defoamers เคมีแบบดั้งเดิมอาจทำปฏิกิริยากับวัสดุที่ใช้งานอิเล็กโทรดหรือสลายตัวในระหว่างการปั่นจักรยานแบตเตอรี่ผลิตก๊าซและนำไปสู่การย่อยสลายความจุ ในทางกลับกันเทคโนโลยีอัลตราโซนิกมีเพียงการทำลายฟองอากาศโดยไม่ต้องเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของสารละลายดังนั้นการเพิ่มประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ นอกจากนี้เทคโนโลยีนี้ไม่ได้ผลิตน้ำเสียหรือก๊าซไอเสียซึ่งสอดคล้องกับปรัชญาการพัฒนา "การผลิตสีเขียว" ของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่
3. ความเข้ากันได้ของกระบวนการที่แข็งแกร่งและการรวมเข้ากับสายการผลิตได้ง่าย
อุปกรณ์ defoaming อัลตราโซนิกค่อนข้างกะทัดรัดและสามารถรวมเข้ากับสายการผลิตสารละลายแบตเตอรี่ที่มีอยู่ได้อย่างยืดหยุ่น มันสามารถใช้เป็นหน่วย defoaming แบบสแตนด์อโลนติดตั้งระหว่างถังผสมสารละลายและเครื่องเคลือบ นอกจากนี้ยังสามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์ผสมเพื่อสร้างระบบ "ผสม + อัลตราโซนิก defoaming" ในตัวเพื่อเปิดใช้งานการเตรียมสารละลายพร้อมกันและ defoaming นอกจากนี้พารามิเตอร์อุปกรณ์อัลตราโซนิก (เช่นความถี่พลังงานและเวลาในการประมวลผล) สามารถปรับได้อย่างแม่นยำผ่านระบบควบคุมอัตโนมัติทำให้กระบวนการ defoaming ได้รับการปรับให้เหมาะสมตามสูตรและลักษณะของสารละลายที่แตกต่างกัน
4. ลดต้นทุนการผลิตและความเสถียรในการผลิตที่ดีขึ้น
ในแง่ของค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานระยะยาว ultrasonic defoaming ใช้พลังงานน้อยกว่า defoaming สูญญากาศ (ซึ่งต้องใช้ระดับสูญญากาศสูงอย่างต่อเนื่องและใช้พลังงานจำนวนมาก) และกำจัดการจัดหาและค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมของนักฆ่าสารเคมี ในแง่ของความเสถียรในการผลิต defoaming อัลตราโซนิกมีเอฟเฟกต์ defoaming ที่เสถียรซึ่งได้รับผลกระทบน้อยลงจากการแปรผันของชุดสารละลายและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความชื้นรอบข้าง สิ่งนี้จะช่วยลดอัตราเศษอิเล็กโทรดที่เกิดจาก defoaming ที่ไม่สมบูรณ์ปรับปรุงผลผลิตและความเสถียรของสายการผลิต ข้อมูลแอพพลิเคชั่นจากผู้ผลิตแบตเตอรี่บางรายแสดงให้เห็นว่าการใช้เทคโนโลยีอัลตราโซนิก defoaming ได้ลดอัตราข้อบกพร่องของรูขุมขนอิเล็กโทรดลง 30%- 50%, อายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้น (การชาร์จและการปลดปล่อย 1C) 10%- 15%และลดต้นทุนการผลิตโดยรวมลง 8%- 12%