Az akkumulátorgyártáshoz szükséges elektródaanyagok sonokémiai szintézise

A nagy teljesítményű akkumulátorcellák gyártásában a nanoszerkezetű anyagok és a nanokompozitok fontos szerepet játszanak, kiváló elektromos vezetőképességet, nagyobb tárolási esztétivitást, nagy kapacitást és megbízhatóságot biztosítva. A nanoanyagok teljes funkcionalitásának elérése érdekében a nanorészecskéket egyedileg el kell diszpergálni vagy hámlasztani, és további feldolgozási lépésekre, például funkcionalizációra lehet szükség. Ultrahangos nano-feldolgozás a kiváló, hatékony és megbízható technika előállítására nagy teljesítményű nanoanyagok és nanokompozitok a fejlett akkumulátorgyártás.

Elektrokémiailag aktív anyagok ultrahangos diszperziója elektróda iszapokban

A nanoanyagokat innovatív elektródaanyagként használják, ami jelentősen megnövelte az újratölthető akkumulátorok teljesítményét. Az agglomeráció, az aggregáció és a fáziselválasztás leküzdése döntő fontosságú az elektródagyártáshoz szükséges iszapok elkészítéséhez, különösen akkor, ha nanoméretű anyagokról van szó. A nanoanyagok növelik az akkumulátorelektródák aktív felületét, ami lehetővé teszi számukra, hogy több energiát szívjanak fel a töltési ciklusok során, és növeljék teljes energiatárolási kapacitásukat. A nanoanyagok teljes körű előnyének elérése érdekében ezeket a nanoszerkezetű részecskéket ki kell bontani, és külön részecskékként kell elosztani az elektróda hígtrágyaban. Ultrahangos diszperziós technológia koncentrált magas nyíró (sonomechnical) erők, valamint a szonokémiai energia, ami atomi szintű keverés és összetettsége nano méretű anyagok.
A nanorészecskéket, például a grafént, a szén nanocsöveket (CNT-k), a fémeket és a ritkaföldfémeket egyenletesen kell stabil hígtrágyaként elszórni annak érdekében, hogy rendkívül funkcionális elektródaanyagokat kapjunk.
Például a grafén és a CNT-k jól ismertek az akkumulátorcella teljesítményének fokozására, de a részecske-agglomerációt le kell küzdeni. Ez azt jelenti, hogy feltétlenül szükség van egy nagy teljesítményű diszperziós technikára, amely képes nanoanyagok és esetleg nagy viszkozitások feldolgozására. A szonda típusú ultrasonicators a nagy teljesítményű diszperziós módszer, amely megbízhatóan és hatékonyan képes feldolgozni a nanoanyagokat még nagy szilárd terhelések esetén is.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


A részecskék ultrahangos nanoméretezése és funkcionalizálása fontos folyamat a nagy teljesítményű akkumulátorgyártásban.

Nagy teljesítményű ultrahangos átfolyási rendszer nanoanyag-feldolgozáshoz. A nagy teljesítményű nanoanyagokat aktív elektródaanyagként használják az akkumulátorcellákban.

Ultrahangos nanoanyag-feldolgozás akkumulátorokhoz:

  • Nanogömbök, nanocsövek, nanovezetékek, nanorúdok, nanowhiskers diszperziója
  • Nanolapok és 2D anyagok hámlása
  • Nanokompozitok szintézise
  • Maghéj részecskék szintézise
  • Nanorészecskék (doped / díszített részecskék) funkcionalizálása
  • Nanostrukturálás

Miért a szonikálás a nanoanyag-feldolgozás kiváló technikája?

Amikor más diszperziós és keverési technikák, mint például a nagy nyírás keverők, gyöngymalmok vagy nagynyomású homogenizátorok jönnek a határaikat, ultrahangos az a módszer, amely kiemelkedik a mikron- és nanorészecskék feldolgozására.
A nagy teljesítményű ultrahang és az ultrahangosan generált akusztikus kavitáció egyedülálló energiafeltételeket és szélsőséges energiasűrűséget biztosít, amely lehetővé teszi a nanoanyagok deagglomerátumát vagy hámlasztását, funkcionálissá tétele, a nanostruktúrák szintetizálása alulról felfelé irányuló folyamatokban, valamint nagy teljesítményű nanokompozitok készítése.
Mivel a Hielscher ultrasonicators lehetővé teszi a legfontosabb ultrahangos feldolgozási paraméterek pontos szabályozását, mint például az intenzitás (Ws / ml), az amplitúdó (μm), a hőmérséklet (ºC / ºF) és a nyomás (rúd), a feldolgozási feltételek egyedileg hangolhatók az egyes anyagok és folyamatok optimális beállításaihoz. Ezáltal az ultrahangos diszperziók rendkívül sokoldalúak, és számos alkalmazáshoz használhatók, például CNT diszperzióhoz, grafén hámláshoz, maghéjrészecskék szonokémiai szintéziséhez vagy szilícium nanorészecskék funkcionalizálásához.

Sonochemically szintetizált Na0.44MnO2 aktív elektróda anyagként nátrium-ion akkumulátorokban.

SEM mikrográfok szonokémiailag elkészített Na0.44MnO2 kalcinálással 900 °C-on 2 órán át.
(Tanulmány és kép: ©Shinde et al., 2019)

Tudjon meg többet a Hielscher ipari ultrahangos készülékekről az akkumulátorgyártás nanoanyag-feldolgozásához!

Az ultrahangos nanoanyag-feldolgozás előnyei:

  • Nagy teljesítményű, nagy hatékonyságú
  • Pontosan befolyásolható
  • Alkalmazásra hangolható
  • ipari minőségű
  • Lineárisan skálázható
  • Könnyű, biztonságos működés
  • Költséghatékony

Az alábbiakban a nanoanyag-feldolgozás különböző ultrahangos vezérelt alkalmazásai találhatók:

A nanokompozitok ultrahangos szintézise

A grafén-SnO ultrahangos szintézise2 nanokompozit: A Kutatócsoport Deosakar et al. (2013) kifejlesztett egy ultrahangosan támogatott útvonalat, hogy készítsen egy grafén-SnO2 nanokompozit. Megvizsgálták a nagy teljesítményű ultrahang által generált kavitációs hatásokat a grafén-SnO2 kompozit szintézise során. A szonikáláshoz Hielscher Ultrasonics készüléket használtak. Az eredmények azt mutatják, ultrahangosan jobb finom és egyenletes terhelésE SnO2 grafén nanolapok oxidációs-redukciós reakcióval a grafén-oxid és az SnCl között2· 2H2O a hagyományos szintézis módszerekhez képest.

A sonokémiailag szintetizált SnO2-nanokompozit anódanyagként használható az akkumulátorokban.

A grafén-oxid és az SnO kialakulásának folyamatát bemutató diagram2–grafén nanokompozit.
(Tanulmány és képek: ©Deosakar et al., 2013)

SnO2– a grafén nanokompozitot sikeresen elkészítették egy új és hatékony ultrahang-támogatott oldatalapú kémiai szintézis útvonalon keresztül, és a grafén-oxidot az SnCl csökkentette2 grafénlapokra HCl. TEM analízissel mutatja az SnO egyenletes és finom terhelését2 grafén nanolapokban. Kimutatták, hogy az ultrahangos besugárzások alkalmazása miatt keletkező kavitációs hatások fokozzák az SnO2 finom és egyenletes terhelését a grafén nanolapokon a grafén-oxid és az SnCl közötti oxidációs-redukciós reakció során2· 2H2O. Az SnO2 nanorészecskék (3–5 nm) fokozott finom és egyenletes terhelése a csökkentett grafén nanolapokra az ultrahangos besugárzás által kiváltott kavitációs hatás miatt a fokozott nukleációnak és oldott átvitelnek tulajdonítható. Az SnO finom és egyenletes betöltése2 a grafén nanolapok nanolemezeken lévő nanorészecskéket a TEM-elemzés is megerősítette. A szintetizált SnO alkalmazása2–a grafén nanokompozit, mint a lítium-ion akkumulátorok anódanyaga bemutatkozott. Az SnO kapacitása2A grafén nanokompozit alapú Li-akkumulátor körülbelül 120 cikluson át stabil, és az akkumulátor megismételheti a stabil töltés-kisülési reakciót. (Deosakar et al., 2013)

Az ultrahangos szintézis lehetővé teszi az akkumulátorgyártásban használt nagy teljesítményű nanokompozitok gyártását.

Az SnO TEM képe2–grafén nano-kompozit sonokémiai módszerrel. A sáv (A) 10nm, (B) 5nm-nél jelzi.
(Tanulmány és képek: ©Deosakar et al., 2013)

A nagy intenzitású ultrahangos kezelés elengedhetetlen technika a nanoanyag-szintézisben és a funkcionalizációban. Az ipari ultrahangos rendszerek nagyon nagy mennyiségeket képesek feldolgozni.

Ipari keverőrendszer a modell 4x 4000 wattos ultrahangos készülékeivel UIP4000hdT elektródavegyületek nanoanyag-feldolgozására.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


A nanorészecskék ultrahangos diszperziója az akkumulátor iszapjaiba

Az elekod komponensek diszperziója: Waser et al. (2011) készített elektródák lítium-vas-foszfáttal (LiFePO)4). A hígtrágya aktív anyagként tartalmazta a LiFePO4-et, a szénfekete elektromosan vezető adalékanyagként, az N-metil-ritolidinonban (NMP) oldott polivinil-fluoridot kötőanyagként használták. Az AM/CB/PVDF tömegaránya (szárítás után) az elektródákban 83/8,5/8,5 volt. A szuszpenziók elkészítéséhez az összes elektróda-összetevőt NMP-ben ultrahangos keverővel keverték (UP200H, Hielscher ultrahangos) 2 percig 200 W-nál és 24 kHz-en.
Alacsony elektromos vezetőképesség és lassú Li-ion diffúzió a LiFePO egydimenziós csatornái mentén4 a LiFePO beágyazásával leküzdhető4 vezetőképes mátrixban, pl. szénfekete. Mivel a nanoméretű részecskék és a maghéj részecskeszerkezetek javítják az elektromos vezetőképességet, az ultrahangos diszperziós technológia és a maghéj részecskék szonokémiai szintézise lehetővé teszi, hogy kiváló nanokompozitokat állítsanak elő az akkumulátor alkalmazásokhoz.

A lítium-vas-foszfát diszperziója: Hagberg kutatócsoportja (Hagberg et al., 2018) a ultrasonicator UP100H lítium-vas-foszfátból (LFP) bevont szénszálakból álló szerkezeti pozitív elektróda eljárásához. A szénszálak folyamatos, önálló vontatók, amelyek áramgyűjtőként működnek, és mechanikai merevséget és szilárdságot biztosítanak. Az optimális teljesítmény érdekében a szálakat külön-külön vonják be, például elektroforetikus lerakódással.
Az LFP-ből, CB-ből és PVDF-ből álló keverékek különböző tömegarányait vizsgálták. Ezeket a keverékeket szénszálakra vonták. Mivel a bevonatfürdő kompozícióinak inhomogén eloszlása eltérhet a bevonat összetételétől, az ultrahangos kezeléssel történő szigorú keverést használják a különbség minimalizálására.
Megjegyezték, hogy a részecskék viszonylag jól szétszóródnak a bevonatban, ami a felületaktív anyag (Triton X-100) használatának és az elektroforikus lerakódás előtti ultrahangos lépésnek tulajdonítható.

Ultrahangos diszperzió használják homogenizálja LFP, CB és PVDF előtt elektroforitikus lerakódás.

EPD bevonatú szénszálak keresztmetszeti és nagy nagyítású SEM képei. Az LFP, CB és PVDF keverékét ultrahangosan homogenizálták a ultrasonicator UP100H. Nagyítások: a) 0,8kx, b) 0,8kx, c) 1,5kx, d) 30kx.
(Tanulmány és kép: ©Hagberg et al., 2018)

A LiNi diszperziója00,5Mn1,5O4 kompozit katód anyag:
Vidal et al. (2013) megvizsgálta a feldolgozási lépések hatását, mint például a szonikálás, a nyomás és az anyagösszetétel a LiNi számára.00,5Mn1,5O4összetett katódok.
LiNi-vel rendelkező pozitív kompozit elektródák00,5 Mn1,5O4 spinel aktív anyagként, grafit és szénfekete keveréke az elektróda elektromos vezetőképességének növeléséhez, vagy polivinil-fluorid (PVDF), vagy PVDF keveréke kis mennyiségű teflonnal® (1 wt%) az elektród felépítéséhez. Ezeket szalagöntéssel dolgozták fel alumíniumfólián, mint jelenlegi kollektort az orvos penge technikájával. Ezenkívül az alkatrészkeverékeket vagy szonikálták, vagy sem, és a feldolgozott elektródákat tömörítették, vagy nem a későbbi hideg préselés alatt. Két készítményt teszteltek:
A-összetétel (teflon® nélkül): 78 wt% LiNi00,5 Mn1,5O4; 7,5 wt% szénfekete; 2,5 wt% grafit; 12 wt% PVDF
B-összetétel (teflonnal®): 78wt% LiNi000,5Mn1,5O4; 7,5wt% szénfekete; 2,5 wt% grafit; 11 wt% PVDF; 1 wt% teflon®
Mindkét esetben az összetevőket N-metil-ritolidinonban (NMP) keverték és diszpergálták. LiNi00,5 Mn1,5Az O4 spinel (2g) a már beállított, említett százalékokban lévő többi összetevővel együtt 11 ml NMP-ben oszlott el. Bizonyos esetekben a keveréket 25 percig szonikáltuk, majd szobahőmérsékleten 48 órán át keverjük. Másokban a keveréket csak szobahőmérsékleten keverték 48 órán át, azaz szonikálás nélkül. A szonikálás kezelés elősegíti az elektróda komponensek homogén diszperzióját, és a kapott LNMS-elektróda egységesebbnek tűnik.
A nagy tömegű, legfeljebb 17 mg/cm2 tömegű kompozit elektródákat pozitív elektródákként készítették és tanulmányozták lítium-ion akkumulátorokhoz. A teflon® hozzáadása és a szonikálás kezelése egységes elektródákhoz vezet, amelyek jól tapadnak az alumíniumfóliához. Mindkét paraméter hozzájárul a nagy arányban (5C) leeresztett kapacitás javításához. Az elektróda/alumínium szerelvények további tömörítése jelentősen növeli az elektródasebesség képességeit. 5 °S sebességnél figyelemre méltó, 80 és 90% közötti kapacitásmegtartás található a 3-17 mg/cm tömegű elektródák esetében.2, teflont® tartalmazó készítményük, amelyet komponenskeverékeik szonikálása után készítenek és 2 tonna/cm alatt tömörítettek2.
Összefoglalva, azok az elektródák, amelyek összetételében 1 wt% teflon® volt, komponenskeverékeik 2 tonna /cm2-es szonikáláskezelésnek vannak kitéve, és 2,7-17 mg / cm2 súlyúak figyelemre méltó sebességi képességet mutattak. Még az 5C magas áramnál is a normalizált kisülési kapacitás 80% és 90% között volt ezeknél az elektródáknál. (vö. Vidal et al., 2013)

Az UIP100hdT egy 1 kW-os asztali ultrahangos készülék ipari nanoanyag-feldolgozáshoz kötegelt vagy átfolyási módban.

Ultrasonicator UIP1000hdT (1000W, 20kHz) nanoanyag-feldolgozásra kötegelt vagy átfolyási módban.

Nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálók az akkumulátorgyártáshoz

Hielscher Ultrasonics tervez, gyárt és forgalmaz nagy teljesítményű ultrahangos berendezések, amelyek feldolgozására használják katód, anód, és elektrolit anyagok használata lítium-ion akkumulátorok (LIB), nátrium-ion akkumulátorok (NIB), és más akkumulátorcellák. Hielscher ultrahangos rendszerek használják szintetizálja nanokompozitok, funkcionalizálja nanorészecskék, és eloszlatja nanoanyagok homogén, stabil szuszpenziók.
A laboratóriumtól a teljesen ipari méretű ultrahangos processzorokig terjedő portfóliót kínáló Hielscher piacvezető a nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálók számára. Több mint 30 éve dolgozik a nanoanyagszintézis és a méretcsökkentés területén, a Hielscher Ultrasonics széles körű tapasztalattal rendelkezik az ultrahangos nanorészecske-feldolgozásban, és a legerősebb és legmegbízhatóbb ultrahangos processzorokat kínálja a piacon. A német mérnöki munka a legmodernebb technológiát és robusztus minőséget biztosítja.
A Hielscher ultrasonicators távolról vezérelhető a böngésző vezérlésén keresztül. Az ultrahangos paraméterek pontosan nyomon követhetők és beállíthatók a folyamat követelményeihez.A fejlett technológia, a nagy teljesítményű és kifinomult szoftverek a Hielscher ultrasonicatorokat megbízható munkalovakká alakítják az elektróda gyártási folyamatában. Minden ultrahangos rendszert a németországi Teltow központjában gyártanak, minőségre és robusztusságra tesztelnek, majd Németországból forgalmazzák a világ minden tájáról.
A Hielscher ultrasonicatorok kifinomult hardverét és intelligens szoftverét úgy tervezték, hogy garantálja a megbízható működést, a reprodukálható eredményeket és a felhasználóbarátságot. A Hielscher ultrasonicators robusztus és következetes a teljesítmény, amely lehetővé teszi, hogy telepítse őket igényes környezetben, és működtesse őket nagy teherbírású körülmények között. Az üzemeltetési beállítások könnyen elérhetők és tárcsázhatók az intuitív menün keresztül, amelyek digitális színes érintőképernyőn és böngésző távirányítón keresztül érhetők el. Ezért minden feldolgozási feltételt, például a nettó energiát, a teljes energiát, az amplitúdót, az időt, a nyomást és a hőmérsékletet automatikusan rögzítik egy beépített SD-kártyán. Ez lehetővé teszi a korábbi szonikálási futtatások felülvizsgálatát és összehasonlítását, valamint a nanoanyagok és kompozitok szintézisének, funkcionalizálásának és diszperziójának optimalizálását a legnagyobb hatékonyság érdekében.
Hielscher Ultrasonics rendszerek használják világszerte sonochemical szintézise nanoanyagok és bizonyítottan megbízható a diszperziós nanorészecskék stabil kolloid szuszpenziók. A Hielscher ipari ultrahangos készülékek folyamatosan nagy amplitúdójúak, és a hét minden második és 24 órájában működnek. A legfeljebb 200 μm-es amplitúdók könnyen folyamatosan generálhatók szabványos szonotródokkal (ultrahangos szondák / szarvak). A még nagyobb amplitúdó, testreszabott ultrahangos sonotrodes állnak rendelkezésre.
Hielscher ultrahangos processzorok sonokémiai szintézis, funkcionalizáció, nano-strukturálás és deagglomeration már telepített világszerte kereskedelmi méretekben. Vegye fel velünk a kapcsolatot most, hogy megvitassuk az akkumulátorgyártáshoz nanoanyagokat érintő folyamatlépését! Tapasztalt munkatársaink örömmel osztanak meg további információkat a kiváló diszperziós eredményekről, a nagy teljesítményű ultrahangos rendszerekről és az árakról!
Az ultrahangos kezelés előnyeivel a fejlett elektróda és elektrolitgyártás kiemelkedik a hatékonyságban, az egyszerűségben és az alacsony költségekben, összehasonlítva más elektródgyártókkal!

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:

Kötegelt mennyiség Áramlási sebesség Ajánlott eszközök
1 - 500 ml 10-200 ml / perc UP100H
10-2000 ml 20-400 ml / perc Uf200 ः t, UP400St
0.1-20L 02 - 4 L / perc UIP2000hdT
10-100 liter 2 - 10 l / perc UIP4000hdT
na 10 - 100 l / perc UIP16000
na nagyobb klaszter UIP16000

Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!

Kérjen bővebb információt

Kérjük, használja az alábbi űrlapot, hogy kérjen további információkat ultrahangos processzorok, alkalmazások és az ár. Örömmel megvitatjuk önnel a folyamatot, és olyan ultrahangos rendszert kínálunk Önnek, amely megfelel az Ön igényeinek!









Kérjük, vegye figyelembe Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangos magas nyíró homogenizátorokat használnak laboratóriumi, asztali, kísérleti és ipari feldolgozásban.

Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok keverésalkalmazások, diszperziós, emulgeálás és extrakciós laboratóriumi, kísérleti és ipari méretű.



Irodalom / Referenciák


Nagy teljesítményű ultrahang! A Hielscher termékskálája lefedi a teljes spektrumot a kompakt laboratóriumi ultrasonicatortól a padtetős egységeken át a teljes ipari ultrahangos rendszerekig.

Hielscher Ultrahang gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek ipari méretben.