1. Принцип основного процесу
Під час підготовки акумуляторних електродів процес обприскування ультразвукової атомізації можна розділити на 4 ключові кроки:
1.1 Підготовка електродної суспензії: змішайте активні матеріали (такі як частинки LifePo₄), в'яжучі (такі як PVDF), провідні агенти (такі як вуглець) з розчинниками (наприклад, NMP) для виготовлення рівномірної суспензії (твердий вміст зазвичай становить 40%- 70%) як розпилення "сировики".
1.2 Поставка та атомізація суспензії: суспензія доставляється до ультразвукової головки атомізації через точний насос інфузій. П'єзоелектричний вібратор головки атомізації бурхливо вібрує під збудженням високого - частотного електричного сигналу (як правило, 20 кГц - 100 кГц), розбиваючи суспензію на крихітні крапельки з діаметром 1 - 30 мкм (розмір крапельки можна регулювати за частотою: чим вище частота, тим штучна крапельки).
1.3 НАВЧАЛЬНА ДОПОМОГА КРАЇНИ: Атомізовані крапельки суспензії керуються газом -носієм (наприклад, сухим повітрям, азотом), утворюючи стабільний пучок розпилювача, який точно розпорошується на поверхню колектора, що рухається (струм, як правило, постійно транспортується конвеєром).
1.4 Формування покриття та сушіння: краплі швидко поширюються і зливаються на поверхні колектора струму, щоб утворити безперервне покриття, а потім введіть канал сушіння (для видалення розчинника), врешті -решт утворюючи електродне покриття з певною товщиною (зазвичай 5 - 200 мкм).
2. Основні переваги порівняно з традиційною технологією електрода покриття
У виробництві електродів акумулятора традиційні технології (такі як покриття леза та щілинне покриття) мають такі проблеми, як погана рівномірність покриття, високі матеріальні відходи та слабка пристосованість до високої в'язкості/високої суцільної суспензії. Переваги обприскування ультразвукової атомізації особливо помітні:
Предмет | Ультразвуковий спрей | Звичайне покриття лікаря / слот |
Покриття рівномірність | Краплі тонкі та концентровані, відхилення товщини покриття можна контролювати в межах ± 1%, і немає дефектів, таких як "потовщення краю" та "шпильки" | Сприйнятливий до коливання в'язкості суспензії, відхилення товщини зазвичай ± 5%- 10%, а матеріал легко накопичується на краю |
Використання матеріалів | Краплі дуже спрямовані, майже без дрейфу, а рівень використання досягає 85% - 95% (вартість активних матеріалів висока, тому ця перевага є значною) | Суспензування легко залишитися і капати, а рівень використання становить лише 50%- 70% |
Контроль товщини покриття | Ультра - тонкі покриття (до 1 мкм) можна досягти з безперервно регульованою товщиною, придатною для батарей з високою енергією (тонкі покриття скорочуються шляхи дифузії) | Важко підготувати ультра - тонкі покриття <10 мкм, а діапазон регулювання товщини вузький |
Пристосованість суспензії | Може обробляти високий вміст твердих речовин (> 60%), висока в'язкість (> 1000cp) суспільства, зменшити використання розчинника (більш екологічно чисті) | Погана пристосованість до високого суцільного вмісту/суспензії з високою в'язкістю, легка в засміченням порту покриття |
Пошкодження поточного колектора | Жоден механічний контакт (головка атомайзера не контактує з поточним колектором), підходить для колекціонерів надзвичайно тонкого струму (наприклад, мідна фольга нижче 6 мкм) | Скретер прямий контакт з поточним колектором, який може легко подряпати тонкий колектор струму. |
Застосування ультразвукової атомізації, що розпилюється в галузі акумуляторів, перейшло від лабораторного до великого - масштабного виробництва, а основні сценарії включають:
3.1 Покриття електрода іонного батареї
Позитивний електрод: потрійні матеріали з покриттям (NCM), літієвий фосфат заліза (LFP) тощо на поверхні алюмінієвої фольги, особливо придатної для високого - Трірера з нікелем (наприклад, NCM811) - Цей тип матеріалу має надзвичайно високі вимоги до покриття рівномірності, інакше його легко викликати теплові втікачі через нерівні локальні реакції.
Негативний електрод: Покриття графіт та кремнію - Матеріали на основі поверхні мідної фольги (негативні електроди на основі кремнію легко розширюються, а рівномірне покриття може зменшити розрив під час циркуляції).
Переваги: Поліпшення узгодженості поверхневої щільності електрода (відхилення поверхневої щільності <1%), зменшення "явища поляризації" під час зарядки та розряду акумулятора та продовження терміну експлуатації циклу (може бути збільшений на 20%- 30%).
3.2 Покриття шару з паливними елементами
Основний компонент паливних елементів (таких як водневі паливні елементи), "мембранний електрод (MEA)", повинен бути покритий каталізаторами на основі платини на поверхні мембран протонів (надзвичайно дорого). Розпилення ультразвукової атомізації може атомізувати каталізатор (дисперсія частинок платинової частинок) на 5 - 10 мкм, що утворюють шар каталізатора з рівномірною товщиною (± 0,5 мкм), а рівень використання платини збільшується до понад 60%(традиційний метод становить лише 30%- 40%), що значно зменшує витрати.
3.3 Суціль
Електроліт твердих - стану акумуляторів (таких як сульфідні та оксидні тверді електроліти) повинен утворювати безперервний тонкий шар (1 - 5 мкм) на поверхні електрода. Розпилення ультразвукової атомізації може уникнути "пошкодження тиску" традиційного покриття, переконатися, що шар електроліту не тріщинне - вільне та підвищує ефективність провідності іонів.