Com s'utilitza la polvorització d'atomització ultrasònica per al recobriment d'aïllament de la pestanya de la bateria?

Quan s'utilitza la polvorització d'atomització ultrasònica per al recobriment d'aïllament de la pestanya de la bateria, primer fa coincidir i{0}}tractar prèviament els materials aïllants adequats, i després forma una pel·lícula mitjançant un procés d'atomització i deposició precís. El control de paràmetres també pot garantir la qualitat del recobriment, el que el fa adequat per a la producció a gran-escala. El procés concret i els detalls són els següents:

**Preparació i adaptació del material preliminar:** Les pestanyes de la bateria estan fetes principalment d'alumini o coure, i requereixen la selecció de materials aïllants resistents a la corrosió dels electròlits. S'utilitzen habitualment els purins de polímers com el PVDF (fluorur de polivinilidè) i el PTFE (politetrafluoroetilè). També es poden utilitzar purins compostos que contenen aglutinants i materials aïllants inorgànics per evitar la corrosió dels electròlits de les pestanyes.
**Pretractament posterior de purins:** La viscositat del material s'ajusta al rang adequat per a l'atomització per ultrasons. La dispersió ultrasònica elimina l'aglomeració de partícules a la purí, assegurant una purín uniforme i estable, evitant l'obstrucció posterior del capçal d'atomització i garantint la densitat del recobriment.

Abans del recobriment, s'ha de netejar la superfície de l'elèctrode per eliminar l'oli, les rebaves i altres impureses per evitar que afectin l'adhesió entre el recobriment i l'elèctrode i reduir el risc de fallada d'aïllament. Simultàniament, s'ha de depurar l'equip de recobriment ultrasònic. En funció de les dimensions de l'elèctrode (com ara l'amplada i el gruix) i els requisits de recobriment, es selecciona un capçal d'atomització resistent a la corrosió-, i un sistema de moviment automatitzat de tres eixos o un braç robòtic controla la ruta de polvorització. La freqüència d'ultrasons, la velocitat de polvorització i la temperatura del substrat es configuren prèviament mitjançant un sistema PLC informàtic per garantir la precisió de la polvorització.

 

Atomització i deposició precisa de la pel·lícula: el purín aïllant pretractat s'alimenta primer al filtre d'atomització d'ultrasons mitjançant un sistema d'alimentació. El transductor ceràmic piezoelèctric a l'interior del broquet genera vibracions mecàniques d'alta-freqüència de 10-180 kHz sota excitació del senyal elèctric d'alta-freqüència. Aquesta energia vibratòria es transfereix a la superfície del purí, fent que el purín superi la tensió superficial i es trenqui en micro-gotes uniformes d'1-50 μm, formant un con atomitzador. A continuació, impulsades per un gas portador inert com el nitrogen, aquestes microgotes es transporten direccionalment a l'àrea designada de l'elèctrode de la bateria. Aquest procés de polvorització sense contacte evita danys físics a les pestanyes.

Després de dipositar les gotes a la superfície de la pestanya, el dissolvent de la pasta s'elimina mitjançant un assecat a baixa-temperatura, formant un recobriment aïllant altament dens i lliure de forats-. Durant la polvorització, es poden ajustar paràmetres com ara la potència d'atomització i la velocitat d'alimentació per controlar l'error de gruix del recobriment en un ±5%, complint els requisits de recobriment ultra-per a l'aïllament de la pestanya. Simultàniament, la polvorització per ultrasons aconsegueix una taxa d'utilització del material del 85% al ​​95%, reduint els residus de material d'aïllament i reduint els costos de producció.

 

Per a la producció massiva a gran-escala, es pot utilitzar un disseny de matriu de broquets múltiples{-per aconseguir una polvorització d'ample-amplada, que permet el processament per lots de pestanyes de diferents especificacions. L'equip també admet la polvorització contínua de 24-hores i, amb un sistema de control automatitzat, es redueix la intervenció manual. Això garanteix la consistència del recobriment de pestanyes a cada lot durant la producció en massa, alhora que millora l'eficiència de la producció, satisfent les necessitats de la fabricació a gran escala en la indústria de les bateries.

 

La polvorització d'atomització ultrasònica ofereix avantatges bàsics en les aplicacions de recobriment de pestanyes de la bateria, abordant les demandes bàsiques de la fabricació de bateries (seguretat, consistència, control de costos i escalabilitat). En comparació amb la polvorització tradicional (aspersió d'aire, polvorització sense aire d'alta-pressió), recobriment per immersió i altres processos, els seus avantatges són més destacats i fàcilment aplicables. L'explicació següent, basada en escenaris i dades industrials específics, il·lustra aquests avantatges:

I. Uniformitat i gruix del recobriment precisos i controlables: solució del punt de dolor central de "falla d'aïllament"
Les pestanyes de la bateria (material d'alumini/coure, normalment de 3-20 mm d'ample i 0,1-0,3 mm de gruix) requereixen recobriments aïllants que no tinguin forats, no tinguin zones perdudes i tinguin un gruix uniforme (normalment 5-50 μm). Si no s'aconsegueix això, pot provocar corrosió entre la pestanya i l'electròlit, o curtcircuits entre els elèctrodes positius i negatius, cosa que suposa un perill per a la seguretat.

Avantatges de la polvorització ultrasònica: mida de partícula atomitzada uniforme (controlable amb precisió d'1 a 50 μm), sense "agregació de gotes" quan les gotes es dipositen a la superfície de la pestanya i error de gruix del recobriment inferior o igual a ± 5% (en comparació amb ± 15% -20% per a la polvorització d'aire tradicional). Admet la "polverització localitzada precisa", permetent el recobriment només en zones crítiques com les vores de les pestanyes i les zones de soldadura, evitant que el recobriment cobreixi les superfícies de contacte conductors de les pestanyes (com els punts de soldadura entre les pestanyes i les làmines d'elèctrodes), eliminant la necessitat de processos de gravat làser posteriors.

Cas pràctic: un fabricant de bateries d'energia va utilitzar la polvorització de purins aïllants de PVDF per produir pestanyes d'alumini, que requerien un gruix de recobriment de 15 ± 2 μm. La polvorització d'aire tradicional va donar lloc a una mida desigual de les gotes, cosa que va provocar que el 30% de les pestanyes presentessin "àrees localitzades d'excessiva primesa (<10μm)" or "localized areas of excessive thickness (>20μm)." Les zones més primes es van corroir en els 3 mesos posteriors a la immersió d'electròlits. Després de canviar a la polvorització d'atomització ultrasònica, la uniformitat del gruix del recobriment va millorar fins a 15 ± 0,7 μm, la taxa de fallada de corrosió va baixar per sota del 0,5% i la vida del cicle de la bateria va augmentar de 1200 cicles a 1500 cicles.

 

II. Polvorització sense-contacte + formació de pel·lícules de baix-dany: protecció de la integritat de l'estructura de la pestanya

Les pestanyes de la bateria són relativament primes (especialment a les bateries de bossa, on el gruix pot ser tan baix com 0,08 mm). Els mètodes tradicionals de recobriment de contacte (com el recobriment de rodets) o la polvorització d'alta-pressió (pressió d'impacte del flux d'aire > 0,3 MPa) condueixen fàcilment a la deformació i arrugues de la pestanya, afectant el segellat de l'encapsulació posterior. A més, les rascades o sagnats a la superfície de la pestanya es converteixen en punts de concentració d'estrès, que poden provocar esquerdes durant l'expansió i la contracció de la bateria durant la càrrega i la descàrrega.

Avantatges de la polvorització ultrasònica: el procés d'atomització es basa en la vibració ultrasònica (sense impacte en el flux d'aire d'alta-pressió) i el lliurament de gotes utilitza gas portador de baixa -pressió (pressió < 0,05 MPa). La força d'impacte a les pestanyes és només 1/10 de la de la polvorització d'aire tradicional, evitant completament la deformació de les pestanyes.

La distància de polvorització es pot ajustar de manera flexible (50-200 mm), eliminant la necessitat d'un contacte estret amb la superfície de la pestanya i reduint el risc de fricció i rascades entre el broquet i la pestanya.

Cas pràctic: un fabricant de bateries de liti de consum que produïa pestanyes de coure -toves (0,1 mm de gruix) va experimentar una taxa de deformació de les pestanyes del 8% i una taxa de fuites del 3% després de l'encapsulació quan s'utilitzava un recobriment de rodets tradicional. Després de canviar a la polvorització d'atomització ultrasònica, la taxa de deformació de la pestanya va baixar per sota del 0,3%, la taxa de fuites es va controlar fins al 0,1% i la rugositat de la superfície de la pestanya Ra <0,2 μm (complint els requisits per a la unió adhesiva d'encapsulació).

 

III. Ús elevat de materials: reducció del cost dels metalls preciosos/pastes d'alt-valor Els recobriments aïllants de les pestanyes de la bateria solen utilitzar pastes de polímer com ara PVDF i PTFE, o pastes compostes que contenen pols ceràmiques (com l'alúmina). Algunes aplicacions-de gamma alta utilitzen pastes compostes aïllants conductores que contenen metalls preciosos com ara plata i níquel, la qual cosa comporta uns costos de materials més elevats (p. ex., la pasta PVDF costa aproximadament 500 RMB/kg).

Avantatges de la polvorització ultrasònica: les gotes atomitzades fortament direccionals eliminen la "boira voladora", aconseguint una taxa d'utilització del material del 85% al ​​95% (en comparació amb només el 30% al 50% de la polvorització d'aire tradicional, amb un important malbaratament de material a causa del flux d'aire).

La velocitat d'alimentació (0,1-10 ml/min) es pot controlar amb precisió mitjançant un sistema PLC, adaptant-se als requisits de recobriment per a diferents amplades de pestanyes i evitant el "recobriment excessiu".

Cas pràctic: una empresa de bateries d'energia produeix 10 GWh de bateries de liti anualment, que requereix el recobriment d'aproximadament 200 milions de pestanyes d'alumini. Cada pestanya requereix 0,01 g de purín aïllant (ús teòric). La polvorització d'aire tradicional consumeix 0,02-0,03 g de purins per unitat, amb un total de 4-6 tones anuals, amb un cost de 2-3 milions de RMB. Després de canviar a la polvorització d'atomització ultrasònica, el consum real de purins és de només 0,011-0,013 g per unitat, amb un total de 2,2-2,6 tones anuals, reduint els costos a 1,1-1,3 milions de RMB, el que resulta en un estalvi de costos anual d'aproximadament 1 milió de RMB.

 

IV. Formació de pel·lícules a baixa -temperatura + Compatibilitat forta: apte per a materials aïllants termosensibles/especials
Algunes pestanyes de bateria-de gamma alta requereixen materials aïllants termosensibles (com ara purins compostos de PVDF que contenen elastòmers, amb una resistència a la temperatura inferior o igual a 80 graus) o purins corrosius (com ara dispersions de fluoropolímers). La polvorització tèrmica tradicional (que requereix un escalfament per sobre dels 100 graus) pot provocar la descomposició del material, i la polvorització a alta pressió-és propensa a fallar l'equip a causa de la corrosió dels purins dels broquets.

Avantatges de la polvorització ultrasònica: l'atomització per ultrasons genera calor només a través de la vibració, amb la temperatura de la zona d'atomització inferior o igual a 50 graus. Això preserva l'elasticitat i les propietats d'aïllament dels materials-sensibles a la calor, evitant el trencament de la cadena del polímer.

 

Els broquets poden ser de materials resistents a la corrosió-com ara PTFE, ceràmica i Hastelloy, i són compatibles amb purins corrosius que contenen fluor o àcids i àlcalis febles, eliminant el risc de corrosió de l'equip.

Cas pràctic: una empresa de bateries d'estat sòlid-va utilitzar un purín aïllant elàstic que conté polieteretercetona (PEEK) (resistència a la temperatura inferior o igual a 70 graus). La polvorització tèrmica tradicional va provocar la descomposició del purí quan s'escalfa a 120 graus, reduint la resistència a l'aïllament del recobriment de 10¹²Ω a 10⁸Ω. El canvi a la polvorització d'atomització ultrasònica (formació de pel·lícula a temperatura ambient) va mantenir la resistència d'aïllament del recobriment a 10¹²Ω i el mòdul elàstic va complir els requisits per a la flexió de pestanyes (sense esquerdes després de 1000 corbes).