У виробничому ланцюзі нових пристроїв для зберігання енергії, таких як літієві - іонні та натрію - іонні батареї, підготовка суспензії акумулятора є ключовим кроком у визначенні продуктивності кінцевого продукту. Суспензія акумулятора складається з суміші активних матеріалів, електропровідних агентів, в'яжучих та розчинників у конкретних пропорціях. Його рівномірна дисперсія та піна - вільні властивості безпосередньо пов'язані з якістю електрода покриття. Наявність бульбашок у суспензії може призвести до таких дефектів, як пінопласти та проміжки покриття в листках електродів, зменшення щільності електрода, що впливає на заряд акумулятора та ефективність розряду та термін експлуатації та навіть створює ризики безпеки. Традиційні методи дефомування, такі як вакуумна дефування та додавання хімічних дефоамерів, або неефективні та енергетичні - інтенсивні, або можуть вводити домішки, які впливають на продуктивність акумулятора. На цьому тлі, ультразвукова технологія з високою ефективністю, екологічною дружелюбністю та нульовим вторинним забрудненням стала інноваційним рішенням для дефомування суспензії акумулятора.
Ii. Основний принцип ультразвукової акумуляторної суспензії
Ультразвукова технологія дефування використовує подвійні наслідки кавітаційної та вібраційної передачі для ефективного усунення бульбашок у суспензії акумулятора. Його основні принципи можна розділити на три ключові процеси:
1. Ефект кавітації: "Мікро - Вибух" руйнування міхура
Коли ультразвукові хвилі (як правило, з частотою 20 кГц - 1 МГц) застосовуються до системи суспензії акумулятора, вони виробляють періодичні коливання тиску в межах суспензії - посилюючись між фазами стиснення та розрідження. Під час фази розрідження тиск у суспензії різко падає, утворюючи велику кількість крихітних вакуумних порожнин (кавітаційні бульбашки). Ці кавітаційні бульбашки швидко поглинають навколишні бульбашки (включаючи мікрон - і навіть нанометр - розміри бульбашок), що спричиняє їх об'єм постійно збільшуватись. Згодом під час фази стиснення тиск у суспензії швидко піднімається. Під тиском бульбашки кавітації швидко стискаються і блукають, генеруючи локалізований перехідний високий тиск (до тисяч атмосфер) та високу температуру (до тисяч градусів Цельсія), що супроводжується інтенсивними ударними хвилями та мікро - струменем. Цей "мікро - вибух" - як процес розриву безпосередньо розбиває адсорбовані бульбашки на надзвичайно маленькі міхурні ядра. Ці ядра, занадто малі, щоб підтримувати стабільність, швидко зливаються з навколишньою суспензією або втечі від системи, досягаючи ефекту відсторонення.
2. Вібраційна передача: спрямована міграція міхура та втеча
Коли ультразвук поширюється через суспензію, воно також індукує високі - вібрації частоти в молекулах і частинках всередині суспензії (частота вібрації відповідає частоті ультразвуку). Ця вібрація порушує стабільну рівновагу бульбашок всередині суспензії. Бульбашки, раніше прикріплені до поверхні частинок активного матеріалу або "пов'язані" за допомогою конічної енергії в'язкості суспензії під дією вібрації, вириваючись від точок кріплення та мігруючи до поверхні суспензії. Крім того, вібрація знижує локальну в'язкість суспензії, зменшуючи стійкість до міграції міхура та прискорюючи агрегацію міхурів та втечу. Ця вібрація - Ефект міграції, що сприяє, особливо важливий для високої - в'язкості акумуляторної сути (наприклад, катод -катод -батареї літію, які, як правило, мають в'язкість 1000 - 5000mpa ・ s). Це може ефективно вирішити проблему втечі від міхура з високої - в'язкості суспензії під час традиційного вакууму.
3. Вторинна дисперсія: запобігання регенерації міхурів
На відміну від хімічних дефоамерів, ультразвукова технологія не тільки дефомансує, але й вторинні дисперсування частинок у суспензії. Ефект ультразвукової вібрації та кавітації розбиває будь -який активний матеріал та провідний агент у суспензії, створюючи більш рівномірну дисперсію. Ця дисперсія зменшує "порожнечі", утворені агломерацією частинок. Ці порожнечі можуть легко вловити повітря і утворювати нові бульбашки. Рівномірна дисперсія частинок заповнює ці порожнечі, зменшуючи ймовірність вторинного генерації міхурів у джерелі. Це досягає подвійних наслідків "Defoaming + дисперсії", ще більше покращуючи якість суспензії.
Iii. Основні переваги ультразвукової технології дефування
Порівняно з традиційними методами дефомування, Ultrasonic Technology виявляє значні технічні переваги в дефоамінгу суспензії акумулятора, які можна узагальнити в наступних чотирьох пунктах:
1. Висока ефективність дефування та широкий діапазон застосування
Ультразвукове дефомінг має коротку тривалість (як правило, одна обробка займає лише кілька хвилин до десяти хвилин, значно менше, ніж десятки хвилин, необхідних для вакуумного дефування) і може усунути крихітні бульбашки (включаючи нано - розміри бульбашок), які важко видалити традиційними методами. Незалежно від того, чи це низька - в'язкість анода суспензії (наприклад, графітова суспензія для літію - іонних батарей), висока - в'язкість катода -суспензії або суспензії, що містять спеціалізовані активні матеріали, такі як жорсткий вуглець та прусський білий для натрію - іонні батареї, ультразвукова технологія забезпечує ефективне дефування. Застосовувані суспензії коливаються від 100 до 10 000 МПа · с, що охоплюють систем суспензії поточних основних батарей для зберігання енергії. 2. Зелений та забруднення - безкоштовно, забезпечуючи продуктивність акумулятора
Ультразвукове дефоамінг - це фізичний метод дефомування, який не потребує хімічних засобів дефування, принципово уникаючи негативного впливу залишків агента дефування на продуктивність акумулятора. Органічні компоненти традиційних хімічних дефоамерів можуть реагувати з активними матеріалами електродів або розкладатися під час циклу акумулятора, виробляючи гази та призводять до деградації ємності. З іншого боку, ультразвукова технологія лише фізично розбиває бульбашки, не змінюючи хімічного складу суспензії, максимізуючи таким чином електрохімічні та безпечні показники акумулятора. Крім того, ця технологія не виробляє стічних вод або вихлопних газів, що узгоджується з філософією розвитку "зеленого виробництва" нової енергетичної галузі.
3. Сильна сумісність процесу та проста інтеграція у виробничі лінії
Ультразвукове обладнання для дефування є відносно компактним і може бути гнучко інтегроване в існуючі виробничі лінії підготовки акумуляторів. Його можна використовувати як окремий блок дефування, встановлений між резервуаром для змішування суспензії та машиною для покриття. Його також можна поєднувати з змішувальним пристроєм для утворення інтегрованої системи "змішування + ультразвукове дефомування", що дозволяє одночасно підготовити та дефомувати. Крім того, параметри ультразвукового обладнання (такі як частота, потужність та час обробки) можна точно відрегулювати за допомогою автоматизованої системи управління, що дозволяє оптимізувати процес дефування на основі рецептури та характеристик різних суспензій (таких як тип діючої інгредієнти, в'язкість та вміст твердих речовин), пристосування до гнучкості вимог до виробничої лінії.
4. Зниження виробничих витрат та підвищення стабільності виробництва
З точки зору тривалих - термінових експлуатаційних витрат, ультразвукове дефомування споживає менше енергії, ніж вакуумне дефування (що вимагає безперервного високого рівня вакууму та споживає багато енергії), і виключає витрати на закупівлю та додавання хімічних дефоамер. З точки зору стабільності виробництва, ультразвукове дефомінг пропонує стабільний ефект дефування, що менше впливає на зміни партії суспензії та зміни температури та вологості навколишнього середовища. Це знижує швидкість брухту електродів, спричинена неповним дефомуванням, поліпшенням врожаю та стабільності виробничої лінії. Дані додатків від деяких виробників акумуляторів показують, що використання ультразвукової технології дефування знизило частоту дефектів електродів на 30%- 50%, збільшення терміну експлуатації акумуляторних батарей (1C зарядки та розряд) на 10%- 15%та зменшення загальних виробничих витрат на 8%- 12%.