Trong chuỗi sản xuất các thiết bị lưu trữ năng lượng mới như lithium - ion và pin natri - ion, việc chuẩn bị bùn pin là một bước quan trọng trong việc xác định hiệu suất của sản phẩm cuối cùng. Sơn pin bao gồm một hỗn hợp các vật liệu hoạt động, tác nhân dẫn điện, chất kết dính và dung môi theo tỷ lệ cụ thể. Sự phân tán đồng đều và các đặc tính tự do - có liên quan trực tiếp đến chất lượng của lớp phủ điện cực. Sự hiện diện của bong bóng trong bùn có thể dẫn đến các khiếm khuyết như lỗ kim và khoảng cách phủ trong các tấm điện cực, giảm mật độ điện cực, ảnh hưởng đến điện tích của pin và hiệu quả xả và tuổi thọ chu kỳ, và thậm chí gây ra rủi ro an toàn. Các phương pháp khử nung truyền thống, chẳng hạn như khử ne không và bổ sung các chất khử hóa học, là không hiệu quả và năng lượng - chuyên sâu, hoặc có thể giới thiệu các tạp chất ảnh hưởng đến hiệu suất của pin. Trong bối cảnh đó, công nghệ siêu âm, với hiệu quả cao, thân thiện với môi trường và ô nhiễm thứ cấp, đã trở thành một giải pháp sáng tạo cho việc khử trùng bằng pin.
Ii. Nguyên tắc cốt lõi của Slurry Slurry Detoaming
Công nghệ khử trùng siêu âm tận dụng các tác động kép của truyền và truyền rung để loại bỏ hiệu quả các bong bóng trong bùn pin. Các nguyên tắc cốt lõi của nó có thể được chia thành ba quy trình chính:
1. Hiệu ứng Cavites: "Micro - Vụ nổ" phá hủy bong bóng
Khi sóng siêu âm (thường có tần số 20kHz - 1MHz) được áp dụng cho hệ thống bùn pin, chúng tạo ra sự dao động áp suất định kỳ trong lớp bùn đang thay đổi giữa các pha nén và hiếm. Trong giai đoạn hiếm hoi, áp lực trong bùn giảm mạnh, tạo thành một số lượng lớn các khoang chân không nhỏ (bong bóng hang). Những bong bóng xâm thực này nhanh chóng hấp thụ các bong bóng xung quanh (bao gồm cả micron - và thậm chí cả bong bóng có kích thước nanomet -), khiến thể tích của chúng liên tục tăng. Sau đó, trong giai đoạn nén, áp suất trong bùn tăng nhanh. Dưới áp lực, các bong bóng xâm thực nhanh chóng co lại và nổ tung, tạo ra áp suất cao thoáng qua cục bộ (lên đến hàng ngàn khí quyển) và nhiệt độ cao (lên tới hàng ngàn độ C), kèm theo sóng xung kích dữ dội và micro - Jets. "Micro - Vụ nổ" này - Giống như quá trình vỡ trực tiếp phá vỡ bong bóng hấp phụ vào các hạt nhân bong bóng cực nhỏ. Những hạt nhân này, quá nhỏ để duy trì sự ổn định, nhanh chóng hợp nhất với bùn xung quanh hoặc thoát khỏi hệ thống, đạt được hiệu ứng khử.
2. Truyền rung: Di chuyển bong bóng và thoát hiểm theo hướng
Khi siêu âm lan truyền qua bùn, nó cũng gây ra các rung động tần số cao trong các phân tử và các hạt trong bùn (tần số của độ rung phù hợp với tần số siêu âm). Rung này phá vỡ trạng thái cân bằng ổn định của bong bóng trong bùn. Các bong bóng trước đây được gắn vào bề mặt của các hạt vật liệu hoạt động hoặc "bị ràng buộc" bởi độ nhớt của bùn thu được động năng dưới tác động của rung động, thoát ra khỏi các điểm đính kèm của chúng và di chuyển về phía bề mặt bùn. Hơn nữa, độ rung làm giảm độ nhớt cục bộ của bùn, làm giảm khả năng chống di chuyển bong bóng và tăng tốc tập hợp bong bóng và thoát. Sự rung động này - Hiệu ứng di chuyển được hỗ trợ đặc biệt quan trọng đối với các vết bẩn pin cao - độ nhớt (chẳng hạn như các bùn catốt pin lithium - ion, thường có độ nhớt là 1000 - 5000MPa). Nó có thể giải quyết hiệu quả vấn đề thoát bong bóng từ độ cao - độ nhớt trong quá trình khử nacuum truyền thống.
3. Sự phân tán thứ cấp: Ngăn chặn tái tạo bong bóng
Không giống như các chất khử hóa học, công nghệ siêu âm không chỉ defoams mà còn phân tán các hạt trong bùn. Hiệu ứng rung siêu âm và xâm thực phá vỡ bất kỳ vật liệu hoạt động và tác nhân dẫn điện hoạt động nào trong bùn, tạo ra sự phân tán đồng đều hơn. Sự phân tán này làm giảm các "khoảng trống" được hình thành bởi sự tích tụ hạt. Những khoảng trống này có thể dễ dàng bẫy không khí và tạo thành bong bóng mới. Sự phân tán đồng đều của các hạt lấp đầy các khoảng trống này, làm giảm khả năng tạo bong bóng thứ cấp tại nguồn. Điều này đạt được các tác động kép của "defoaming + phân tán", cải thiện hơn nữa chất lượng bùn.
Iii. Ưu điểm cốt lõi của công nghệ khử siêu âm
So với các phương pháp làm mất đi truyền thống, công nghệ siêu âm thể hiện những lợi thế kỹ thuật đáng kể trong việc khử trùng bằng pin, có thể được tóm tắt trong bốn điểm sau:
1. Hiệu quả định nghĩa cao và phạm vi ứng dụng rộng
Siêu âm có thời gian ngắn (thường là một lần điều trị chỉ mất vài phút đến hơn mười phút, ít hơn đáng kể so với hàng chục phút cần thiết để khử nôi) và có thể loại bỏ các bong bóng nhỏ (bao gồm cả bong bóng có kích thước nano) rất khó để loại bỏ các phương pháp truyền thống. Cho dù đó là độ thấp - Sát chủ anode độ nhớt (như bùn than chì đối với pin lithium - ion), độ cao - độ nhớt Catốt, hoặc bùn chứa các vật liệu hoạt động chuyên dụng như carbon cứng và màu trắng của Phổ đối với pin natri - pin ion, công nghệ siêu âm mang lại sự cố định hiệu quả. Các slurries áp dụng dao động từ 100 đến 10.000 MPa · s, bao gồm các hệ thống bùn của pin lưu trữ năng lượng chính hiện tại. 2. Xanh và ô nhiễm - Miễn phí, đảm bảo hiệu suất pin
Ultrasonic defoaming là một phương pháp làm mất đi vật lý không yêu cầu các chất khử chất hóa học, về cơ bản tránh tác động tiêu cực của dư lượng chất khử trùng đối với hiệu suất của pin. Các thành phần hữu cơ trong các chất khử chất hóa học truyền thống có thể phản ứng với các vật liệu hoạt động điện cực hoặc phân hủy trong quá trình đạp pin, tạo ra khí và dẫn đến suy giảm công suất. Mặt khác, công nghệ siêu âm chỉ phá vỡ các bong bóng vật lý mà không làm thay đổi thành phần hóa học của bùn, do đó tối đa hóa hiệu suất điện hóa và an toàn của pin. Hơn nữa, công nghệ này không tạo ra nước thải hoặc khí thải, phù hợp với triết lý phát triển "sản xuất xanh" của ngành năng lượng mới.
3. Khả năng tương thích quá trình mạnh mẽ và tích hợp dễ dàng vào dây chuyền sản xuất
Các thiết bị khử trùng siêu âm tương đối nhỏ gọn và có thể được tích hợp linh hoạt vào các dây chuyền sản xuất chuẩn bị bùn hiện có. Nó có thể được sử dụng như một đơn vị khử oxy độc lập, được lắp đặt giữa bể trộn bùn và máy phủ. Nó cũng có thể được kết hợp với một thiết bị trộn để tạo thành một hệ thống "pha trộn + siêu âm" tích hợp, cho phép chuẩn bị và khử trùng đồng thời. Hơn nữa, các thông số thiết bị siêu âm (như tần suất, năng lượng và thời gian xử lý) có thể được điều chỉnh chính xác thông qua hệ thống điều khiển tự động, cho phép quá trình khử oxy hóa được tối ưu hóa dựa trên công thức và đặc điểm của các loại trượt khác nhau (như loại hoạt chất, độ nhớt và độ bền của độ bền.
4. Chi phí sản xuất giảm và cải thiện sự ổn định sản xuất
Về chi phí vận hành dài hạn, việc khử trùng siêu âm tiêu thụ ít năng lượng hơn so với việc khử khí chân không (đòi hỏi mức độ chân không cao liên tục và tiêu thụ nhiều năng lượng), và loại bỏ việc mua sắm và bổ sung chi phí của chất khử hóa chất. Về độ ổn định của sản xuất, độ khử siêu âm mang lại hiệu ứng khử trùng ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi các biến thể lô bùn và thay đổi nhiệt độ và độ ẩm môi trường. Điều này làm giảm tốc độ phế liệu điện cực gây ra bởi sự mất hiệu lực không hoàn chỉnh, cải thiện năng suất và tính ổn định của dây chuyền sản xuất. Dữ liệu ứng dụng từ một số nhà sản xuất pin cho thấy rằng việc sử dụng công nghệ khử siêu âm đã giảm 30%tỷ lệ khuyết tật pinhole điện cực - 50%, tăng thời gian chu kỳ pin (phí 1C và xả) 10%- 15%và giảm 8%chi phí sản xuất.