Ultrasonic Spraying Technology til batteribelægning

Ultrasonic Spraying Technology til batteribelægning

Ultralydssprøjteteknologi er også en præcis 'additiv'-proces baseret på ultralydsforstøvning. Den bruger højfrekvente vibrationer til at opdele gyllen til ensartede små dråber i mikronstørrelse, som derefter forsigtigt afsættes på underlaget. Dette er velegnet til batterifremstillingsprocesser, hvor ensartethed og tykkelseskontrol er kritisk.

Arbejdsprincip: Fra 'Højtryksekstrudering' til 'skånsom forstøvning'

Kernemekanisme: En piezoelektrisk transducer konverterer elektrisk energi til højfrekvent mekanisk vibration (typisk mellem 20 kHz og 200 kHz). Denne højfrekvente vibration genererer 'kapillærbølger' på dyseoverfladen, der opdeler gyllen, der flyder hen over overfladen, til ensartede små dråber i mikronstørrelse.

Nøgleforskel: I modsætning til traditionelle sprøjteprocesser, der er afhængige af højtryksluftstrøm eller hydraulisk tryk, er ultralydssprøjteteknologi meget skånsom. Ved hjælp af en bæregas med meget lavt tryk kan dråber aflejres præcist på substratet for at danne en tæt, ensartet belægning.

Kernteknologiske fordele

Ultralydssprøjtning betragtes som en nøgleteknologi i fremstilling af lithiumbatterier, primært på grund af dens betydelige fordele med hensyn til belægningskvalitet og omkostningseffektivitet:

Mere ensartet belægning: Dråberne, der genereres af ultralyd, er meget konsistente i størrelse, hvilket effektivt undgår 'kafferingeffekten' og kantpartikelsammenlægning, der er almindelig ved traditionel sprøjtning. Ensartetheden af ​​belægningstykkelsen kan let kontrolleres til over 95 %, og tykkelsesafvigelser kan endda komprimeres til inden for ±3 %, hvilket er afgørende for at forbedre cellekonsistensen.

Tyndere belægningsevne: Denne teknologi kan præcist fremstille ultratynde belægninger, der spænder fra snesevis af nanometer til snesevis af mikrometer.

Højere udnyttelsesgrad: På grund af stort set ingen sprøjt eller oversprøjtning kan materialeudnyttelsen nå op på 85 % til 95 %, mere end fire gange så høj som traditionel to-væske sprøjtning. Dette er yderst fordelagtigt for dyre ædelmetalkatalysatorlag (såsom platin) eller nanomaterialer.

Tilstopningsfrit design: Gyllen behøver ikke at blive presset gennem små dyser under højt tryk; i stedet forstøves det af ultralydsenergi, hvilket fysisk eliminerer dysetilstopning. Nogle avancerede designs opnår endda stabil sprøjtning uden tryk, ingen tilstopning og ingen rester. Bedre grænsefladekontrol: Ved at justere sprøjteparametre kan belægningens porestruktur designes aktivt; det muliggør også gradvise overgange mellem lag såsom elektroder og elektrolytter, dvs. gradientbelægninger, hvilket optimerer grænsefladekompatibilitet.

Mere miljøvenlig proces: Eliminering af behovet for højtryksluft reducerer opløsningsmiddelfordampning, gør den grønnere og laver kulstof, og reducerer også miljøpåvirkningen og omkostningerne til behandling af affaldsgas. For dem, der fokuserer på F&U eller forbereder prøver i små størrelser, er desktop-/laboratorieudstyr i store træk udgangspunktet; til pilotskalaproduktion eller forberedelse af prøver med større areal er vertikalt/mellemstort udstyr mere egnet; og til masseproduktion kræves industrielt onlineudstyr, der kan integreres i produktionslinjen.

Nøgleanvendelsesområder: Elektrodefremstilling (positive og negative elektroder med høj energi): Inklusive ternære positive elektroder med høj nikkel, negative silicium-kulstofelektroder, negative lithium-metalelektroder osv.. Finporestrukturdesign tilgodeser volumenudvidelse og kan konstruere et overfladebeskyttende lag.

Solid-State-batterier: Ved fremstilling af elektrolytlag er ultralydssprøjtning blevet en af ​​de få mulige processer, der er i stand til at producere submikron-niveau, meget tætte belægninger med tykkelser kontrolleret til 0,5-5μm. Det bruges også til at sprøjte et modificeret bufferlag ved elektrode/elektrolyt-grænsefladen.

Separatorfunktionalisering: Ensartet sprøjtning af en aluminiumoxid (Al₂O3) eller silica (SiO₂) keramisk belægning på en polyolefin-baseret membran. Belægningen gør det muligt at modstå temperaturer på over 200°C, hvilket forhindrer kortslutninger og forbedrer sikkerheden.

Strømaftagere og strukturelle komponenter: Bruges almindeligvis til at sprøjte et ledende kulstoflag på kobber- eller aluminiumsfolieoverflader for at reducere kontaktmodstanden. Ydermere kan den bruges til at sprøjte en ultratynd, tæt anti-korrosion/isolerende belægning på faner og huse.