Ako sa ultrazvukové rozprašovanie používa na izolačný povlak batérie?

Keď sa na izolačný náter pútka batérie použije ultrazvukové rozprašovanie, najskôr sa prispôsobia a pred{0}}upravia vhodné izolačné materiály a potom sa vytvorí film prostredníctvom presného procesu rozprašovania a nanášania. Kontrola parametrov môže tiež zabezpečiť kvalitu povrchovej úpravy, vďaka čomu je vhodná pre-výrobu vo veľkom meradle. Konkrétny postup a podrobnosti sú nasledovné:

**Predbežná príprava materiálu a prispôsobenie:** Plátky batérií sú väčšinou vyrobené z hliníka alebo medi, čo si vyžaduje výber izolačných materiálov odolných voči korózii elektrolytom. Bežne používané sú polymérne kaše, ako je PVDF (polyvinylidénfluorid) a PTFE (polytetrafluóretylén). Kompozitné kaše obsahujúce spojivá a anorganické izolačné materiály môžu byť tiež použité na zabránenie elektrolytickej korózii chlopní.
**Následná predúprava kaše:** Viskozita materiálu je upravená na rozsah vhodný pre ultrazvukovú atomizáciu. Ultrazvuková disperzia eliminuje aglomeráciu častíc v kaši, zaisťuje rovnomernú a stabilnú kašu, zabraňuje následnému upchávaniu rozprašovacej hlavy a zaručuje hustotu povlaku.

Pred potiahnutím musí byť povrch elektródy vyčistený, aby sa odstránil olej, otrepy a iné nečistoty, aby sa zabránilo ich ovplyvneniu priľnavosť medzi povlakom a elektródou a znížilo sa riziko zlyhania izolácie. Súčasne je potrebné odladiť ultrazvukové nanášacie zariadenie. Na základe rozmerov elektród (ako je šírka a hrúbka) a požiadaviek na povrchovú úpravu sa vyberie rozprašovacia-hlava odolná voči korózii a dráhu striekania riadi automatizovaný trojosový pohybový systém alebo robotické rameno. Ultrazvuková frekvencia, rýchlosť striekania a teplota substrátu sú prednastavené prostredníctvom počítačového PLC systému, aby sa zabezpečila presnosť striekania.

 

Atomizácia a presné nanášanie filmu: Predupravená izolačná kaša sa najskôr privádza do ultrazvukovej rozprašovacej dýzy cez napájací systém. Piezoelektrický keramický menič vo vnútri trysky generuje vysokofrekvenčné mechanické vibrácie 10-180 kHz pri vysokofrekvenčnom budení elektrickým signálom. Táto vibračná energia sa prenáša na povrch kalu, čo spôsobí, že kal prekoná povrchové napätie a rozbije sa na rovnomerné mikro-kvapôčky s veľkosťou 1-50 μm, čím sa vytvorí rozprašovací kužeľ. Potom, poháňané inertným nosným plynom, ako je dusík, sú tieto mikrokvapôčky smerovo transportované do určenej oblasti elektródy batérie. Tento bezkontaktný proces striekania zabraňuje fyzickému poškodeniu štítkov.

Potom, čo sa kvapôčky uložia na povrch tabletky, rozpúšťadlo v kaši sa odstráni sušením pri nízkej teplote-, čím sa vytvorí vysoko hustý izolačný povlak bez dier-. Počas striekania je možné nastaviť parametre, ako je rozprašovací výkon a rýchlosť posuvu, aby sa kontrolovala chyba hrúbky povlaku v rozmedzí ± 5 %, čím sú splnené požiadavky na ultra-tenký povlak na izoláciu štítkov. Súčasne ultrazvukové striekanie dosahuje mieru využitia materiálu 85%-95%, čím sa znižuje odpad z izolačného materiálu a znižujú sa výrobné náklady.

 

Pre veľkosériovú-výrobu je možné použiť-dizajn s viacerými tryskami, aby sa dosiahlo široké-rozprašovanie, ktoré umožňuje dávkové spracovanie kariet rôznych špecifikácií. Zariadenie tiež podporuje 24-hodinové nepretržité striekanie a vďaka automatizovanému riadiacemu systému je menej manuálnych zásahov. To zaisťuje konzistenciu poťahu uško v každej šarži počas hromadnej výroby a zároveň zlepšuje efektivitu výroby, čím spĺňa potreby veľkovýroby v priemysle batérií.

 

Ultrazvukové rozprašovanie ponúka hlavné výhody v aplikáciách nanášania povlakov na batérie, ktoré riešia základné požiadavky výroby batérií (bezpečnosť, konzistencia, kontrola nákladov a škálovateľnosť). V porovnaní s tradičným striekaním (vzduchové striekanie, vysokotlakové bezvzduchové striekanie), ponáraním a inými procesmi sú jeho výhody výraznejšie a ľahšie použiteľné. Nasledujúce vysvetlenie, založené na konkrétnych priemyselných scenároch a údajoch, ilustruje tieto výhody:

I. Presná a kontrolovateľná rovnomernosť a hrúbka povlaku – Riešenie hlavného bodu bolesti pri „zlyhaní izolácie“
Batériové jazýčky (hliník/meď, zvyčajne 3-20 mm široké a 0,1-0,3 mm hrubé) vyžadujú izolačné povlaky, ktoré sú bez dier, nemajú žiadne vynechané miesta a sú rovnomerne hrubé (zvyčajne 5-50 μm). Ak to nedosiahnete, môže to viesť ku korózii medzi štítkom a elektrolytom alebo skratom medzi kladnými a zápornými elektródami, čo predstavuje bezpečnostné riziko.

Výhody ultrazvukového striekania: Rovnomerná veľkosť atomizovaných častíc (presne regulovateľná od 1 do 50 μm), žiadne „zhlukovanie kvapiek“ pri ukladaní kvapiek na povrch štítka a chyba hrúbky povlaku menšia alebo rovná ± 5 % (v porovnaní s ± 15 % až 20 % pri tradičnom striekaní vzduchom). Podporuje „presné lokalizované striekanie“, ktoré umožňuje nanášanie iba na kritické oblasti, ako sú okraje štítkov a oblasti zvárania, pričom sa vyhýba povlaku pokrývajúcemu vodivé kontaktné povrchy štítkov (ako sú zváracie body medzi štítkami a elektródovými plátmi), čím sa eliminuje potreba následného procesu laserového leptania.

Prípadová štúdia: Výrobca napájacích batérií použil striekanie izolačnej kaše PVDF na výrobu hliníkových štítkov, ktoré si vyžadujú hrúbku povlaku 15 ± 2 μm. Tradičné striekanie vzduchom malo za následok nerovnomernú veľkosť kvapiek, čo viedlo k tomu, že 30 % tabliet vykazovalo „lokalizované oblasti nadmernej tenkosti (<10μm)" or "localized areas of excessive thickness (>20 μm)." Tenšie oblasti skorodovali do 3 mesiacov po ponorení elektrolytu. Po prechode na ultrazvukové rozprašovanie sa rovnomernosť hrúbky povlaku zlepšila na 15 ± 0,7 μm, miera zlyhania korózie klesla pod 0,5 % a životnosť batérie sa zvýšila z 1 200 cyklov na 1 500 cyklov.

 

II. Bez-dotykové striekanie + nízka{3}}tvorba poškodeného filmu – ochrana integrity štruktúry štítku

Plátky batérií sú relatívne tenké (najmä vo vreckových batériách, kde môže byť hrúbka len 0,08 mm). Tradičné metódy kontaktného nanášania (ako je nanášanie valčekom) alebo vysokotlakové striekanie -(nárazový tlak prúdu vzduchu > 0,3 MPa) ľahko vedú k deformácii a zvrásneniu štítka, čo ovplyvňuje následné utesnenie zapuzdrenia. Okrem toho sa škrabance alebo vrúbky na povrchu pútka stanú bodmi koncentrácie napätia, ktoré môžu spôsobiť praskanie počas rozťahovania a zmršťovania batérie počas nabíjania a vybíjania.

Výhody ultrazvukového rozprašovania: Proces rozprašovania sa opiera o ultrazvukové vibrácie (bez vysokotlakového{0} vplyvu prúdenia vzduchu) a dodávanie kvapiek využíva nízkotlakový nosný plyn (tlak < 0,05 MPa). Nárazová sila na výstupky je iba 1/10 sily tradičného striekania vzduchom, čím sa úplne vyhýba deformácii úchytiek.

Striekaciu vzdialenosť je možné flexibilne nastaviť (50-200 mm), čím sa eliminuje potreba tesného kontaktu s povrchom štítka a znižuje sa riziko trenia a škrabancov medzi tryskou a štítkom.

Prípadová štúdia: Výrobca spotrebiteľských lítiových batérií, ktorý vyrába mäkké{0}}polené medené plôšky (hrúbka 0,1 mm), zaznamenal 8 % mieru deformácie plôška a 3 % mieru úniku po zapuzdrení pri použití tradičného nanášania valčekom. Po prepnutí na ultrazvukové rozprašovanie sa miera deformácie uško znížila pod 0,3 %, miera presakovania sa regulovala na 0,1 % a drsnosť povrchu uško Ra < 0,2 μm (spĺňa požiadavky na lepenie zapuzdrením).

 

III. Vysoké využitie materiálu – zníženie nákladov na drahé kovy/pasty s vysokou hodnotou-V izolačných povlakoch na batérie sa bežne používajú polymérové ​​pasty, ako sú PVDF a PTFE, alebo kompozitné pasty obsahujúce keramické prášky (ako je oxid hlinitý). Niektoré aplikácie vyššej kategórie používajú vodivé izolačné kompozitné pasty obsahujúce vzácne kovy, ako je striebro a nikel, čo vedie k vyšším nákladom na materiál (napr. PVDF pasta stojí približne 500 RMB/kg).

Výhody ultrazvukového striekania: Silne smerované atomizované kvapôčky eliminujú „lietajúcu hmlu“ a dosahujú mieru využitia materiálu 85 % - 95 % (v porovnaní s iba 30 % - 50 % pri tradičnom striekaní vzduchom, so značným plytvaním materiálom v dôsledku prúdenia vzduchu).

Rýchlosť podávania (0,1-10 ml/min) je možné presne regulovať pomocou systému PLC, čím sa prispôsobí požiadavkám na povrchovú úpravu pre rôzne šírky chlopní a zabráni sa „prekrytiu“.

Prípadová štúdia: Spoločnosť vyrábajúca elektrické batérie ročne vyrába 10 GWh lítiových batérií, čo si vyžaduje potiahnutie približne 200 miliónov hliníkových plôšok. Každá tabuľka vyžaduje 0,01 g izolačnej kaše (teoretické použitie). Tradičné striekanie vzduchom spotrebuje 0,02 až 0,03 g kalu na jednotku, čo predstavuje 4 až 6 ton ročne, s nákladmi 2 až 3 milióny RMB. Po prechode na ultrazvukové rozprašovanie je skutočná spotreba kalu iba 0,011 – 0,013 g na jednotku, čo predstavuje 2,2 – 2,6 tony ročne, čím sa náklady znížia na 1,1 – 1,3 milióna RMB, čo vedie k ročným úsporám nákladov približne 1 milión RMB.

 

IV. Vytváranie filmu pri nízkej-tete + vysoká kompatibilita – vhodné pre termocitlivé/špeciálne izolačné materiály
Niektoré-karty na batérie vyžadujú tepelne citlivé izolačné materiály (ako sú PVDF kompozitné kaše obsahujúce elastoméry s teplotnou odolnosťou menšou alebo rovnou 80 stupňom) alebo korozívne kaše (ako sú fluórpolymérové ​​disperzie). Tradičné tepelné striekanie (vyžadujúce zahriatie na viac ako 100 stupňov) môže spôsobiť rozklad materiálu a vysokotlakové striekanie je náchylné na poruchu zariadenia v dôsledku korózie trysiek.

Výhody ultrazvukového striekania: Ultrazvuková atomizácia vytvára teplo iba prostredníctvom vibrácií, pričom teplota atomizačnej zóny je menšia alebo rovná 50 stupňom. To zachováva elasticitu a izolačné vlastnosti materiálov citlivých na teplo-a zabraňuje pretrhnutiu polymérového reťazca.

 

Trysky môžu byť vyrobené z materiálov odolných voči korózii-, ako je PTFE, keramika a Hastelloy, a sú kompatibilné s korozívnymi suspenziami obsahujúcimi fluór alebo slabé kyseliny a zásady, čím sa eliminuje riziko korózie zariadenia.

Prípadová štúdia: Spoločnosť vyrábajúca polovodičové batérie použila elastickú izolačnú kašu obsahujúcu polyéteréterketón (PEEK) (teplotná odolnosť menšia alebo rovná 70 stupňom ). Tradičné tepelné striekanie spôsobilo, že sa kaša rozložila pri zahriatí na 120 stupňov, čím sa znížil izolačný odpor povlaku z 10¹²Ω na 10⁸Ω. Prechod na ultrazvukové rozprašovanie (tvorba filmu pri izbovej teplote) udržal izolačný odpor povlaku na hodnote 10¹²Ω a modul pružnosti spĺňal požiadavky na ohýbanie pútka (žiadne praskanie po 1000 ohyboch).