כיצד ציפוי ריסוס אולטראסוני יכול לשפר את ייצור האלקטרודות לסוללות?

עם הפיתוח המהיר של רכבי אנרגיה חדשים, מערכות אחסון אנרגיה ואלקטרוניקה צריכה, טכנולוגיית ייצור הסוללות מציבה דרישות גבוהות יותר ויותר לביצועי האלקטרודות. האחידות, בקרת העובי, ניצול החומר ואיכות הממשק של ציפוי האלקטרודות משפיעים ישירות על צפיפות האנרגיה, חיי המחזור והעקביות של הסוללה.

 

בתהליכי ייצור אלקטרודות מסורתיים, ציפוי להבים, ציפוי גליל וציפוי חריצים נמצאים בשימוש נרחב בייצור-בקנה מידה גדול. עם זאת, עבור ציפוי אלקטרודות של סרט דק, שכבות פונקציונליות, מחקר מעבדה, חומרי סוללה חדשים ומצעים מורכבים, טכנולוגיית ריסוס אטומיזציה קולית מתגלה כפתרון חשוב לציפוי מדויק. ריסוס אולטראסוני מתאים במיוחד לשכבות פונקציונליות דקות, ניסוחים בעלי תוכן מוצק נמוך עד בינוני, מבנים רב-שכבתיים ופיתוח מתקדם של חומרי סוללה, אך הוא אינו מחליף בהכרח את כל תהליכי הציפוי המסורתיים-בקנה מידה גדול עבור אלקטרודות עבות בעלות תוכן-מוצק-.

 

יישומים עיקריים של ריסוס אטומיזציה קולי באלקטרודות סוללה

1. ריסוס חומר אלקטרודה חיובית
ניתן להשתמש בריסוס אטומיזציה קולי להפקדה אחידה של חומרים פעילים אלקטרודה חיובית על פני השטח של קולטי זרם, כגון רדיד אלומיניום. בהתאם למערכת הסוללה ולהרכב החומרים, ניתן להשתמש בה עבור חומרים הקשורים לליתיום ברזל פוספט (LFP), חומרים קתודה טרינריים, פיזור מוליכים של פחמן שחור, גרפן וננו-חומרי פחמן, קלסרים ותוספים פונקציונליים. באמצעות ריסוסים מרובים של שכבות- דקות, ניתן ליצור בהדרגה את הציפוי הפונקציונלי הרצוי, ולשפר את אחידות פיזור החומר על פני המצע.

2. התזת חומר אלקטרודה שלילית
עבור חומרים המבוססים על גרפיט,-סיליקון וחומרי אנודה חדשים אחרים, ניתן להשתמש בריסוס קולי לייצור אלקטרודות ניסיוני ותצהיר שכבות תפקודיות על פני השטח. במיוחד במחקר של אנודות סיליקון- חדשניות פחמן, חומרי גרפן מרוכבים וננו-חומרים, ריסוס יכול לסייע בהשגת שקיעת חומר גמישה יותר ועיצוב מבנה רב-שכבתי.

3. ציפויים פונקציונליים על משטחי נחושת ואלומיניום
רדיד נחושת ורדיד אלומיניום הם חומרי קולט זרם נפוצים בסוללות ליתיום. ציוד ריסוס אולטראסוני יכול להפקיד שכבות מוליכות, ציפויים של חומרי פחמן, שכבות מקדמות הדבקה, שכבות הגנה ושכבות ממשק פונקציונליות על פני השטח שלהן.

4. ציפוי פונקציונלי למפריד סוללות
בנוסף לריסוס ישיר של חומרי אלקטרודה, ניתן ליישם ריסוס אטומיזציה קולי גם לפונקציונליזציה של מפרידי סוללות, כגון ציפוי חלקיקים קרמיים, שכבות פונקציונליות פולימריות, ציפויי גרפן אוקסיד, שכבות הגנה מבודדות ושכבות ממשק מותאמות.

 

היתרונות העיקריים של ציוד ריסוס אטומיזציה קולי

1. אחידות ציפוי טובה
אטומיזציה אולטראסונית יכולה ליצור טיפות זעירות, אשר לאחר מכן נסרקות ומרוססות באמצעות פלטפורמת תנועה מדויקת, המאפשרת לחומר להיות מכוסה בצורה אחידה יותר על פני המצע.

2. מאפשר בקרת עובי מדויקת
הציוד יכול להתאים את עובי הציפוי הסופי על ידי שליטה בקצב זרימת הנוזל, מהירות הריסוס, מספר הריסוסים, מהירות תנועת הזרבובית, מרווח הריסוס וטמפרטורת המצע.

3. צמצום בזבוז חומר
חומרי סוללה, במיוחד ננו-חומרים, חומרים אלקטרוליטים חדישים- וחומרים פעילים בעלי ערך- גבוה, הם בדרך כלל יקרים. ריסוס אולטראסוני, באמצעות אספקת נוזלים מדויקת וריסוס כיווני, יכול להפקיד חומרים באזורים ייעודיים, ובכך לסייע בהפחתת צריכת החומר במהלך תהליך המחקר והפיתוח.

4. מתאים למצעים מורכבים
בנוסף לרדידי נחושת ואלומיניום שטוחים מסורתיים, לריסוס קולי יש פוטנציאל ליישום על מבנים נקבוביים ומשטחים מורכבים.

 

לאיזה סוגי סוללות הוא מתאים?

ניתן ליישם טכנולוגיית ריסוס אטומיזציה אולטרסאונד למחקר ופיתוח ופיתוח תהליכים בתחומים הבאים:

• סוללת ליתיום-יון

• סוללות מוצק

• סוללת סודיום יון

• סוללות מתכת ליתיום

• אלקטרודות הקשורות לתאי דלק

• סוללות גמישות

• סוללת מיקרו

• סוללות מבניות

• מחקר ופיתוח של חומרים חדשים לאחסון אנרגיה

 

ערך יישום של RPS-ציוד ריסוס אולטראסוני SONIC בתעשיית הסוללות

ניתן להגדיר את ציוד הריסוס RPS-SONIC לפירוק קולי בהתאם לחומרי הסוללה ולדרישות התהליך. באמצעות חרירים קוליים, מערכות אספקת נוזלים מדויקות, פלטפורמות תנועה אוטומטיות ומערכות חימום, היא יכולה להשיג ריסוס אוטומטי ואחיד של חומרי אלקטרודה.

 

הציוד יכול לשמש עבור:

• התזת חומרי אלקטרודה חיובית לסוללות

• התזת חומרי אלקטרודה שליליים לסוללות

• ציפוי משטחי נחושת ואלומיניום

• התזת חומרי פחמן מוליכים

• ציפוי של גרפן וננו-חומרי פחמן

• ציפוי פונקציונלי של מפרידי סוללות

• הכנת סרטים דקים לסוללה-של מצב מוצק

• ציפויים פונקציונליים רב שכבתיים ושיפועים

• ניסויים ובדיקות בקנה מידה-ניסיוני של חומרי סוללה חדשים