Како се ултразвучно распршивање користи за премаз за изолацију батерије?

Када се ултразвучно распршивање користи за изолациони премаз батеријског језичка, оно прво поклапа и пре{0}}третира одговарајуће изолационе материјале, а затим формира филм кроз прецизан процес атомизације и таложења. Контрола параметара такође може да обезбеди квалитет премаза, чинећи га погодним за-производњу великих размера. Конкретан процес и детаљи су следећи:

**Прелиминарна припрема материјала и адаптација:** Језици за батерије су углавном направљени од алуминијума или бакра, што захтева избор изолационих материјала отпорних на корозију електролита. Обично се користе полимерне суспензије као што су ПВДФ (поливинилиден флуорид) и ПТФЕ (политетрафлуороетилен). Композитне суспензије које садрже везива и неорганске изолационе материјале такође се могу користити за спречавање корозије електролита на плочицама.
**Накнадни предтретман суспензије:** Вискозитет материјала је подешен на опсег погодан за ултразвучну атомизацију. Ултразвучна дисперзија елиминише агломерацију честица у суспензији, обезбеђујући уједначену и стабилну суспензију, спречавајући накнадно зачепљење главе за распршивање и гарантујући густину премаза.

Пре наношења премаза, површина електроде мора бити очишћена да би се уклонило уље, неравнине и друге нечистоће како би се спречило да утичу на приањање између премаза и електроде и да се смањи ризик од квара изолације. Истовремено, ултразвучна опрема за премазивање мора бити отклоњена. На основу димензија електрода (као што су ширина и дебљина) и захтева премаза, бира се глава за распршивање-отпорна на корозију, а аутоматизовани систем покрета са три-осне или роботска рука контролише путању прскања. Ултразвучна фреквенција, брзина прскања и температура подлоге су унапред подешени преко компјутерског ПЛЦ система како би се осигурала тачност прскања.

 

Атомизација и прецизно таложење филма: Претходно обрађена изолациона суспензија се прво доводи у ултразвучну распршивачку млазницу преко система за довод. Пиезоелектрични керамички претварач унутар млазнице генерише високо{1}}механичке вибрације од 10-180 кХз под високо-побуђивањем електричних сигнала. Ова енергија вибрација се преноси на површину суспензије, што доводи до тога да суспензија превазиђе површински напон и разбије се у униформне микро-капљице од 1-50 μм, формирајући конус за распршивање. Затим, покретане инертним носећим гасом као што је азот, ове микро-капљице се у правцу транспортују до означеног подручја електроде батерије. Овај процес бесконтактног прскања избегава физичко оштећење језичака.

Након што се капљице таложе на површину плочице, растварач у суспензији се уклања сушењем на ниској-ниској температури, формирајући веома густ изолациони премаз без рупица{1}}. Током прскања, параметри као што су снага атомизације и брзина увлачења могу да се подесе како би се контролисала грешка дебљине премаза у оквиру ±5%, испуњавајући захтеве ултра-за ултра танке премазе за изолацију језичака. Истовремено, ултразвучно прскање постиже стопу искоришћења материјала од 85%-95%, смањујући отпад изолационог материјала и снижавајући трошкове производње.

 

За масовну-серијску производњу, више-дизајн низа млазница може да се користи за постизање широке-ширине прскања, омогућавајући серијску обраду језичака различитих спецификација. Опрема такође подржава 24-континуирано прскање, а са аутоматизованим системом контроле, ручна интервенција је смањена. Ово обезбеђује конзистентност премаза у свакој серији током масовне производње уз побољшање ефикасности производње, задовољавајући потребе производње великих размера у индустрији батерија.

 

Ултразвучно распршивање нуди основне предности у апликацијама за облагање плочица батерија, адресирајући основне захтеве производње батерија (безбедност, доследност, контрола трошкова и скалабилност). У поређењу са традиционалним прскањем (ваздушним прскањем, безваздушним прскањем под високим-притиском), премазивањем потапањем и другим процесима, његове предности су истакнутије и лакше применљиве. Следеће објашњење, засновано на специфичним индустријским сценаријима и подацима, илуструје ове предности:

И. Прецизна и контролисана униформност и дебљина премаза – Решавање главне болне тачке „неуспеха изолације“
За језичке за батерије (алуминијум/бакарни материјал, типично ширине 3-20 мм и дебљине 0,1-0,3 мм) су потребни изолациони премази без рупица, без пропуштених подручја и уједначене дебљине (обично 5-50 μм). Неуспех да се ово постигне може довести до корозије између језичка и електролита, или кратких спојева између позитивне и негативне електроде, што представља опасност по безбедност.

Предности ултразвучног прскања: Уједначена величина атомизованих честица (прецизно контролисана од 1-50 μм), нема „агрегације капљица“ када се капљице таложе на површини језичка и грешка дебљине премаза мања или једнака ±5% (у поређењу са ±15%-20% за традиционално распршивање ваздуха). Подржава „прецизно локализовано прскање“, дозвољавајући наношење премаза само на критичним областима као што су ивице језичака и области заваривања, избегавајући премаз који покрива проводне контактне површине језичака (као што су тачке заваривања између језичака и листова електрода), елиминишући потребу за накнадним процесима ласерског јеткања.

Студија случаја: Произвођач електричних батерија је користио ПВДФ изолационо прскање за производњу алуминијумских језичака, за које је потребна дебљина премаза од 15±2μм. Традиционално прскање ваздухом резултирало је неуједначеном величином капљица, што је довело до тога да 30% језичака показује „локализована подручја претерано танке (<10μm)" or "localized areas of excessive thickness (>20μм).“ Тање области су кородирале у року од 3 месеца од потапања електролита. Након преласка на распршивање ултразвучном атомизацијом, униформност дебљине премаза се побољшала на 15±0,7μм, стопа квара корозије је пала на испод 0,5%, а животни век батерије се повећао са 1200 циклуса на 1500 циклуса.

 

ИИ. Бес-прскање + мало-формирање филма оштећења – заштита интегритета структуре језичака

Језичци за батерије су релативно танки (нарочито код батерија у торбици, где дебљина може бити и до 0,08 мм). Традиционалне методе контактног премаза (као што је премазивање ваљком) или прскање под високим-притиском (притисак протока ваздуха > 0,3 МПа) лако доводе до деформације језичака и наборања, утичући на накнадно заптивање инкапсулације. Штавише, огреботине или удубљења на површини језичка постају тачке концентрације напрезања, потенцијално изазивајући пуцање током ширења и контракције батерије током пуњења и пражњења.

Предности ултразвучног распршивања: Процес атомизације се ослања на ултразвучне вибрације (без утицаја струјања ваздуха под високим-притиском), а испорука капљица користи гас-носач ниског-притиска (притисак < 0,05 МПа). Сила удара на језичке је само 1/10 од оне код традиционалног прскања ваздухом, потпуно избегавајући деформацију језичка.

Растојање прскања може се флексибилно подесити (50-200 мм), елиминишући потребу за блиским контактом са површином језичка и смањујући ризик од трења и огреботина између млазнице и језичка.

Студија случаја: Произвођач литијумских батерија за широку потрошњу који производи меке{0}}бакрене језичке (дебљине 0,1 мм) имао је стопу деформације језичака од 8% и стопу цурења од 3% након инкапсулације када је користио традиционални премаз на ваљцима. Након преласка на распршивање ултразвучном атомизацијом, стопа деформације језичка је пала на испод 0,3%, стопа цурења је контролисана на 0,1%, а храпавост површине језичка Ра < 0,2 μм (испуњавајући захтеве за лепљење инкапсулације).

 

ИИИ. Високо коришћење материјала – смањење цене племенитих метала/паста високе-вредности Изолациони премази за батерију обично користе полимерне пасте као што су ПВДФ и ПТФЕ, или композитне пасте које садрже керамичке прахове (као што је глиница). Неке врхунске{3}} апликације користе проводне изолационе композитне пасте које садрже племените метале као што су сребро и никл, што доводи до већих трошкова материјала (нпр. ПВДФ паста кошта приближно 500 РМБ/кг).

Предности ултразвучног прскања: Снажно усмерене атомизоване капљице елиминишу "летећу маглу", постижући стопу искоришћења материјала од 85% -95% (у поређењу са само 30% -50% за традиционално распршивање ваздуха, са значајним губитком материјала због протока ваздуха).

Брзина увлачења (0,1-10 мЛ/мин) може се прецизно контролисати преко ПЛЦ система, прилагођавајући се захтевима премаза за различите ширине језичака и избегавајући „премазање“.

Студија случаја: Компанија за електричне батерије производи 10 ГВх литијумских батерија годишње, што захтева премаз од приближно 200 милиона алуминијумских плочица. Свака табла захтева 0,01 г изолационог раствора (теоријска употреба). Традиционално прскање ваздухом троши 0,02-0,03 г суспензије по јединици, укупно 4-6 тона годишње, са ценом од 2-3 милиона РМБ. Након преласка на распршивање ултразвучном атомизацијом, стварна потрошња суспензије је само 0,011-0,013 г по јединици, укупно 2,2-2,6 тона годишње, смањујући трошкове на 1,1-1,3 милиона РМБ, што резултира годишњом уштедом трошкова од приближно 1 милион РМБ.

 

ИВ. Ниско-Формирање филма на ниској температури + јака компатибилност – погодно за термоосетљиве/специјалне изолационе материјале
Неки{0}}језици за батерије врхунског квалитета захтевају термоосетљиве изолационе материјале (као што су ПВДФ композитне суспензије које садрже еластомере, са температурном отпорношћу мањом или једнаком 80 степени) или корозивне суспензије (као што су дисперзије флуорополимера). Традиционално термално распршивање (захтева загревање на више од 100 степени) може да изазове разградњу материјала, а прскање под високим{4}}притиском је склоно квару опреме услед корозије млазница.

Предности ултразвучног прскања: Ултразвучна атомизација генерише топлоту само кроз вибрације, са температуром зоне атомизације мањом или једнаком 50 степени. Ово чува еластичност и изолациона својства материјала осетљивих на топлоту{2}}, спречавајући пуцање полимерног ланца.

 

Млазнице могу бити направљене од материјала отпорних на корозију{0}} као што су ПТФЕ, керамика и Хастеллои, и компатибилне су са корозивним суспензијама које садрже флуор или слабе киселине и алкалије, елиминишући ризик од корозије опреме.

Студија случаја: Компанија за чврсте{0}}батерије користила је еластичну изолациону суспензију која садржи полиетеретеркетон (ПЕЕК) (температурна отпорност мања или једнака 70 степени). Традиционално термичко распршивање изазвало је разлагање суспензије када се загреје на 120 степени, смањујући отпор изолације премаза са 10¹²Ω на 10⁸Ω. Пребацивање на ултразвучно распршивање (формирање филма на собној температури) одржава отпор изолације премаза на 10¹²Ω, а модул еластичности испуњава захтеве за савијање језичака (без пуцања након 1000 савијања).