Máy lọc bọt siêu âm đóng vai trò gì trong việc khử khí bùn pin?

Vai trò của máy khử bọt siêu âm trong việc khử khí bùn pin là gì?

Trong quá trình khử khí, máy khử bọt siêu âm sử dụng tác động vật lý của sóng siêu âm tần số cao để loại bỏ hiệu quả các bọt khí nhỏ bị mắc kẹt trong bùn. Điều này rất quan trọng đối với hiệu suất pin và sự ổn định sản xuất. Cơ chế hoạt động cụ thể và giá trị cốt lõi của nó như sau:

1. Cơ chế cốt lõi để khử khí bọt
Bùn pin (chẳng hạn như bùn điện cực dương và âm của pin lithium-ion) bao gồm hỗn hợp các vật liệu hoạt tính, chất dẫn điện, chất kết dính và dung môi. Không khí có thể dễ dàng xâm nhập trong quá trình trộn và vận chuyển, tạo thành các bọt khí có kích thước từ micromet đến milimet. Máy khử bọt siêu âm khử khí bọt bằng các phương tiện sau:

Hiệu ứng tạo bọt: Phá hủy bọt
Khi sóng siêu âm (thường có tần số từ 20kHz đến 100kHz) lan truyền qua bùn, chúng tạo ra các rung động tần số cao trong môi trường, tạo ra các dao động áp suất định kỳ xung quanh các bọt khí. Trong giai đoạn áp suất âm của sóng âm, các bọt khí bị kéo căng và giãn nở. Trong giai đoạn áp suất dương, các bọt khí bị nén mạnh và vỡ ngay lập tức (hiệu ứng tạo bọt), giải phóng khí bị mắc kẹt bên trong các bọt khí lên bề mặt bùn và cuối cùng thoát ra khỏi hệ thống.

Đối với các bọt khí nhỏ (đặc biệt là những bọt khí có đường kính nhỏ hơn 50μm, rất khó loại bỏ bằng phương pháp khử khí chân không truyền thống), các rung động tần số cao của sóng siêu âm có thể trực tiếp phá vỡ sức căng bề mặt của các bọt khí, khiến chúng kết tụ thành các bọt khí lớn hơn, dễ nổi lên và thoát ra hơn.

Rung động thúc đẩy sự di chuyển của bọt
Rung động cơ học của sóng siêu âm tạo ra đối lưu vi mô trong toàn bộ bùn, đẩy các bọt khí lên bề mặt và tăng tốc độ di chuyển lên trên của chúng, ngăn không cho chúng bị mắc kẹt trong bùn hoặc bị mắc kẹt giữa các hạt rắn.

II. Vai trò quan trọng trong bùn pin

Cải thiện chất lượng lớp phủ điện cực
Các bọt khí còn sót lại trong bùn có thể gây ra các lỗ kim, lỗ thủng và lớp phủ không đều trên bề mặt điện cực trong quá trình phủ, ảnh hưởng đến tính nhất quán của điện cực. Khử khí bằng sóng siêu âm tạo ra lớp phủ đồng đều và đặc hơn, giảm nguy cơ suy giảm dung lượng hoặc sự cố nhiệt do tập trung dòng điện cục bộ trong quá trình sạc và xả.

Đảm bảo các đặc tính cơ học của điện cực
Bọt khí có thể làm suy yếu liên kết giữa vật liệu điện cực và bộ thu dòng (chẳng hạn như lá đồng hoặc nhôm), dẫn đến mất bột và nứt trong quá trình cán và xẻ. Sau khi khử khí, chất kết dính trong bùn được phân bố đều hơn, tăng cường độ bám dính giữa vật liệu hoạt tính và bộ thu dòng và cải thiện độ bền cơ học của điện cực.

Tối ưu hóa hiệu suất điện hóa của pin

Bọt khí có thể cản trở sự di chuyển của các ion lithium trong điện cực, làm tăng điện trở trong của pin và giảm hiệu quả sạc và xả.

Bọt khí còn sót lại có thể làm hỏng cấu trúc điện cực do thay đổi thể tích trong quá trình chu kỳ, làm giảm tuổi thọ chu kỳ của pin. Khử khí bằng sóng siêu âm có thể giảm thiểu rủi ro này và cải thiện độ ổn định dung lượng và hiệu suất tốc độ của pin.

Thích ứng với nhu cầu khử khí của bùn có độ nhớt cao
Bùn pin (đặc biệt là bùn cathode niken cao và bùn anode gốc silicon) thường có độ nhớt cao, khiến cho việc khử khí chân không truyền thống không hiệu quả (bọt khí khó xuyên qua môi trường nhớt và nổi lên). Hiệu ứng tạo bọt của sóng siêu âm có thể tác động trực tiếp bên trong bùn, phá vỡ hiệu quả các bọt khí ngay cả trong các hệ thống có độ nhớt cao và bù đắp cho những thiếu sót của việc khử khí chân không.

III. Ưu điểm hiệp đồng với các phương pháp khử khí truyền thống
Trong sản xuất bùn pin, máy khử khí siêu âm thường được sử dụng kết hợp với khử khí chân không, khử khí bằng khuấy cơ học và các phương pháp khác để tạo thành một "quy trình khử khí kết hợp":

Môi trường chân không làm giảm chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài các bọt khí, thúc đẩy sự giãn nở của chúng;
Sóng siêu âm đặc biệt phá hủy các bọt khí nhỏ và những bọt khí bị bao bọc bởi các hạt. Cùng nhau, hai phương pháp này có thể giảm hàm lượng khí trong bùn xuống dưới 0,1%, đáp ứng các yêu cầu sản xuất của pin có độ chính xác cao (chẳng hạn như pin năng lượng và pin thể rắn).

Tóm tắt
Máy khử khí siêu âm sử dụng rung động tần số cao và hiệu ứng tạo bọt để phá vỡ chính xác các bọt khí nhỏ trong bùn pin. Vai trò cốt lõi của chúng là cải thiện độ đồng đều của bùn, đảm bảo chất lượng điện cực và tối ưu hóa hiệu suất điện hóa của pin. Chúng là thiết bị quan trọng để đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy của sản phẩm trong sản xuất pin và đặc biệt phù hợp để khử khí các loại bùn pin mới có độ nhớt cao và đòi hỏi khắt khe.