Какую роль играет ультразвуковой пеногаситель в дегазации аккумуляторной суспензии?

Какую роль играет ультразвуковой пеногаситель в дегазации аккумуляторной суспензии?

В процессе дегазации ультразвуковой пеногаситель использует физическое воздействие высокочастотного ультразвука для эффективного удаления крошечных пузырьков, захваченных в суспензии. Это имеет решающее значение для производительности аккумулятора и стабильности производства. Его конкретный механизм действия и основная ценность заключаются в следующем:

1. Основной механизм дегазации пузырьков
Аккумуляторные суспензии (например, суспензии положительного и отрицательного электродов литий-ионных аккумуляторов) состоят из смеси активных материалов, проводящих агентов, связующих веществ и растворителей. Воздух может легко попасть внутрь во время смешивания и транспортировки, образуя пузырьки размером от микрометров до миллиметров. Ультразвуковые пеногасители дегазируют пузырьки следующими способами:

Кавитационный эффект: разрушение пузырьков
Когда ультразвуковые волны (обычно с частотой от 20 кГц до 100 кГц) распространяются через суспензию, они вызывают высокочастотные вибрации в среде, генерируя периодические колебания давления вокруг пузырьков. Во время фазы отрицательного давления звуковой волны пузырьки растягиваются и расширяются. Во время фазы положительного давления пузырьки сильно сжимаются и мгновенно разрушаются (кавитационный эффект), высвобождая газ, захваченный внутри пузырьков, на поверхность суспензии и, в конечном итоге, покидая систему.

Для крошечных пузырьков (особенно тех, диаметр которых составляет менее 50 мкм, которые трудно удалить с помощью традиционной вакуумной дегазации) высокочастотные вибрации ультразвука могут напрямую разрушить поверхностное натяжение пузырьков, заставляя их сливаться в более крупные пузырьки, которые легче всплывают и вытесняются.

Вибрация способствует миграции пузырьков
Механические вибрации ультразвука создают микроскопическую конвекцию по всей суспензии, направляя пузырьки к поверхности и ускоряя их восходящее движение, предотвращая их захват в суспензии или между твердыми частицами.

II. Критическая роль в аккумуляторной суспензии

Улучшение качества покрытия электродов
Остаточные пузырьки в суспензии могут вызывать поры, ямки и неравномерное покрытие на поверхности электрода во время процесса нанесения покрытия, влияя на однородность электрода. Ультразвуковая дегазация приводит к более равномерному и плотному покрытию, снижая риск снижения емкости или теплового разгона, вызванного локальной концентрацией тока во время зарядки и разрядки.

Обеспечение механических свойств электродов
Пузырьки могут ослабить связь между материалом электрода и токосъемником (например, медной или алюминиевой фольгой), что приводит к потере порошка и растрескиванию во время прокатки и резки. После дегазации связующее вещество в суспензии распределяется более равномерно, усиливая адгезию между активным материалом и токосъемником и улучшая механическую прочность электрода.

Оптимизация электрохимических характеристик аккумулятора

Пузырьки могут препятствовать миграции ионов лития в электроде, увеличивая внутреннее сопротивление аккумулятора и снижая эффективность зарядки и разрядки.

Остаточные пузырьки могут повредить структуру электрода из-за изменений объема во время циклов, сокращая срок службы аккумулятора. Ультразвуковая дегазация может снизить этот риск и улучшить стабильность емкости и производительность аккумулятора.

Адаптация к потребностям дегазации высоковязких суспензий
Аккумуляторные суспензии (особенно катодные суспензии с высоким содержанием никеля и анодные суспензии на основе кремния) обычно имеют высокую вязкость, что делает традиционную вакуумную дегазацию неэффективной (пузырькам трудно прорваться через вязкую среду и всплыть). Кавитационный эффект ультразвука может непосредственно воздействовать внутри суспензии, эффективно разрушая пузырьки даже в высоковязких системах и компенсируя недостатки вакуумной дегазации.

III. Синергетические преимущества с традиционными методами дегазации
В производстве аккумуляторных суспензий ультразвуковые дегазаторы часто используются в сочетании с вакуумной дегазацией, механической дегазацией перемешиванием и другими методами для формирования «комбинированного процесса дегазации»:

Вакуумная среда снижает перепад давления между внутренней и внешней стороной пузырьков, способствуя их расширению;
Ультразвуковая волна специально разрушает крошечные пузырьки и те, которые заключены в частицы. Вместе эти два метода могут снизить содержание газа в суспензии до уровня ниже 0,1%, что соответствует требованиям производства высокоточных аккумуляторов (например, силовых аккумуляторов и твердотельных аккумуляторов).

Резюме
Ультразвуковые дегазаторы используют высокочастотную вибрацию и кавитационные эффекты для точного разрушения крошечных пузырьков в аккумуляторной суспензии. Их основная роль заключается в улучшении однородности суспензии, обеспечении качества электродов и оптимизации электрохимических характеристик аккумулятора. Они являются ключевым оборудованием для обеспечения стабильности и надежности продукции в производстве аккумуляторов и особенно подходят для дегазации высоковязких, требовательных новых аккумуляторных суспензий.