Sonochemical Synthese vun Elektroden Material fir Batterie Produktioun

An der Produktioun vun héich-Leeschtungsfähegkeet Batterie Zellen, nanostrukturéiert Materialien an Nanocomposites spillen eng wichteg Roll suergt héichwäerteg elektresch Leitung, méi Stockage Dicht, héich Kapazitéit an Zouverlässegkeet. Fir voll Funktionalitéite vun Nanomaterialien z'erreechen, mussen Nano-Partikelen individuell verspreet oder exfoliéiert ginn a kënne weider Veraarbechtungsschrëtt wéi Funktionaliséierung brauchen. Ultraschall Nano-Veraarbechtung ass déi super, effizient an zouverlässeg Technik fir héich performant Nanomaterialien an Nanokomposite fir fortgeschratt Batterieproduktioun ze produzéieren.

Ultrasonic Dispersioun vun elektrochemesch aktive Materialien an Elektroden Schläim

Nanomaterialien ginn als innovativ Elektrodenmaterialien benotzt, wat zu wesentlech verbessert Leeschtung vun nofëllbaren Batterien gefouert huet. Iwwerwannen Agglomeratioun, Aggregatioun a Phase Trennung ass entscheedend fir d'Virbereedung vu Schlamm fir Elektroden Fabrikatioun, besonnesch wann Nano-Gréisst Material involvéiert sinn. Nanomaterialien erhéijen d'aktiv Uewerfläch vun de Batterieelektroden, wat et hinnen erlaabt méi Energie während Opluedzyklen opzehuelen an hir Gesamtenergiespäicherkapazitéit ze erhéijen. Fir de vollen Avantage vun Nanomaterialien ze kréien, mussen dës Nano-strukturéiert Partikel entwéckelt ginn a verdeelt sech als getrennte Partikelen an der Elektrodenschlämmung. Ultrasonic Dispergéierungstechnologie liwwert fokusséiert High-Shear (sonomechnesch) Kräfte wéi och sonochemesch Energie, wat zu atomesche Niveau Vermëschung a Komplexatioun vun Nano-Gréisst Material féiert.
Nano-Partikel wéi Graphen, Kuelestoff Nanotubes (CNTs), Metaller a rare Äerdmineraler musse gläichméisseg an eng stabile Schläim verdeelt ginn fir héich funktionell Elektrodenmaterialien ze kréien.
Zum Beispill, Graphen an CNTs si bekannt fir d'Batteriezellleistung ze verbesseren, awer d'Partikelagglomeratioun muss iwwerwonne ginn. Dëst bedeit datt eng héich performant Dispersiounstechnik, déi fäeg ass Nanomaterialien a méiglecherweis héich Viskositéiten ze veraarbechten, absolut erfuerderlech ass. Probe-Typ Ultraschaller sinn déi héich performant Dispergéierungsmethod, déi Nanomaterialien souguer bei héije festen Lasten zouverlässeg an effizient veraarbecht kënne ginn.

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Ultraschall Nano-Gréisst a Funktionaliséierung vu Partikelen ass e wichtege Prozess an der performanter Batterieproduktioun.

Héichkraaft Ultraschall-Flow-Through-System fir Nanomaterialveraarbechtung. Héichleistungs Nanomaterialien ginn als aktiv Elektrodenmaterial an Batteriezellen benotzt.

Ultraschall Nanomaterial Veraarbechtung fir Batterien:

  • Dispersioun vun Nanosphären, Nanotubes, Nanowires, Nanorods, Nanowhiskers
  • Exfoliatioun vun Nanosheets an 2D Materialien
  • Synthese vun Nanocomposites
  • Synthese vu Kär-Schuel Partikelen
  • Funktionaliséierung vun Nanopartikelen (dotéiert / dekoréiert Partikel)
  • Nano-Strukturéierung

Firwat ass Sonication déi Superior Technik fir Nanomaterial Veraarbechtung?

Wann aner Dispergéierungs- a Vermëschungstechniken wéi Héichschéiermixer, Perlemillen oder Héichdrockhomogenisatoren op hir Grenze kommen, ass Ultraschall d'Method déi sech fir d'Mikron- an Nano-Partikelveraarbechtung erausstécht.
Héichkraaft Ultraschall an déi ultraschall generéiert akustesch Kavitatioun bidden eenzegaarteg Energiebedéngungen an extremer Energiedicht, déi et erlaabt Nanomaterialien ze deagglomeréieren oder ze exfoliéieren, se ze funktionaliséieren, d'Nanostrukturen an Bottom-up Prozesser ze synthetiséieren, an héich performant Nanokomposite virzebereeden.
Zënter Hielscher Ultraschaller erlaben déi präzis Kontroll vun de wichtegsten Ultraschallveraarbechtungsparameter wéi Intensitéit (Ws / ml), Amplitude (µm), Temperatur (ºC / ºF) an Drock (Bar), kënnen d'Veraarbechtungsbedéngungen individuell op optimal Astellungen ofgestëmmt ginn. all Material a Prozess. Doduerch sinn Ultraschall-Disperger ganz villsäiteg a kënne fir vill Uwendungen benotzt ginn, zB CNT-Dispersioun, Graphen-Peeling, sonochemesch Synthese vu Kär Shellpartikelen oder Funktionaliséierung vu Silizium Nanopartikelen.

Sonochemesch synthetiséiert Na0.44MnO2 fir als aktiv Elektrodenmaterial an Natrium-Ionbatterien ze benotzen.

SEM micrographs vun sonochemically preparéiert Na0.44MnO2 vun calcination bei 900 ° C fir 2 h.
(Studie a Bild: ©Shinde et al., 2019)

Léiert méi iwwer Hielscher industriell Ultraschaller fir Nanomaterialveraarbechtung an der Batteriefabrikatioun!

Virdeeler vun der Ultraschall Nanomaterial Veraarbechtung:

  • High-Performance, héich Effizienz
  • Präisste kontrolléieren
  • Tuneable zu Applikatioun
  • Industriebegriff
  • Linear scalable
  • Einfach, sécher Operatioun
  • Käschte-effizient

Hei ënnen fannt Dir verschidde ultraschallgedriwwen Uwendunge vun der Nanomaterialveraarbechtung:

Ultraschall Synthese vun Nanocomposites

Ultraschall Synthese vu Graphen-SnO2 Nanokomposit: D'Fuerschungsteam vun Deosakar et al. (2013) en Ultraschall-assistéiert Wee entwéckelt fir e Graphen-SnO2 Nanokomposit ze preparéieren. Si ënnersicht d'Kavitational Effekter generéiert duerch High-Power Ultraschall während der Synthese vu Graphen-SnO2 Komposit. Fir Sonikatioun hunn se en Hielscher Ultrasonics Apparat benotzt. D'Resultater weisen eng ultraschall verbessert fein an eenheetlech Belaaschtung vu SnO2 op Graphen Nanoblatt duerch Oxidatioun-Reduktiounsreaktioun tëscht Graphenoxid a SnCl2· 2H2O am Verglach mat konventionelle Synthesemethoden.

Sonochemesch synthetiséiert SnO2-Nanokomposit kann als Anodematerial a Batterien benotzt ginn.

Diagramm weist de Bildungsprozess vu Graphenoxid a SnO2-Graphen Nanokomposit.
(Studie a Biller: ©Deosakar et al., 2013)

SnO2-graphene Nanocomposite gouf erfollegräich duerch eng nei an effektiv Ultraschall assistéiert Léisung-baséiert chemesch Synthese Wee virbereet a Graphenoxid gouf vum SnCl reduzéiert2 zu graphene Blieder an der Presenz vun HCl. TEM Analyse weist d'uniform a fein Belaaschtung vu SnO2 an graphene Nanosheets. D'Kavitational Effekter, déi duerch d'Benotzung vun Ultraschallbestralungen produzéiert goufen, goufen gewisen fir d'fein an eenheetlech Belaaschtung vu SnO2 op Graphen Nanosheeten während der Oxidatioun-Reduktiounsreaktioun tëscht Graphenoxid a SnCl ze verstäerken.2· 2H2O. D'verstäerkt fein an eenheetlech Belaaschtung vun SnO2 Nanopartikelen (3-5 nm) op reduzéierter Graphen Nanosheets gëtt zu der verstäerkter Nukleatioun an der Soluttransfer wéinst der Kavitatiounseffekt induzéiert duerch Ultraschallbestrahlungen zougeschriwwen. Fein an eenheetlech Luede vun SnO2 Nanopartikel op graphene Nanosheets gouf och vun der TEM Analyse bestätegt. D'Applikatioun vum synthetiséierte SnO2-graphene Nanokomposit als Anodematerial a Lithium-Ionbatterien gëtt bewisen. D'Kapazitéit vun SnO2-graphene Nanocomposite baséiert Li-Batterie ass stabil fir ongeféier 120 Zyklen, an d'Batterie konnt eng stabil Ladung-Entladungsreaktioun widderhuelen. (Deosakar et al., 2013)

Ultrasonic Synthese erlaabt héich performant Nanokomposite ze fabrizéieren, déi an der Batteriefabrikatioun benotzt ginn.

TEM Bild vun SnO2-graphene Nano-Komposit virbereet duerch sonochemical Method. Bar weist op (A) 10nm, bei (B) bei 5nm.
(Studie a Biller: ©Deosakar et al., 2013)

Héichintensitéit Ultraschall ass eng wesentlech Technik an der Synthese a Funktionaliséierung vun Nanomaterial. Industriell Ultraschallsystemer si fäeg fir ganz grouss Bänn ze veraarbecht.

Industriell Mëschungssystem mat 4x 4000 Watt Ultraschaller vum Modell UIP4000hdT fir Nanomaterialveraarbechtung vun Elektrodenverbindungen.

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Ultraschall Dispersioun vun Nanopartikelen a Batterie Schläim

Dispersioun vun Elektroden Komponenten: Wasser et al. (2011) virbereet Elektroden mat Lithium Eisenphosphat (LiFePO4). De Schlamm enthält LiFePO4 als aktive Material, Kueleschwarz als elektrescht konduktiv Additiv, Polyvinylidenfluorid opgeléist an N-Methylpyrrolidinon (NMP) gouf als Bindemëttel benotzt. D'Massverhältnis (no der Trocknung) vun AM/CB/PVDF an den Elektroden war 83/8,5/8,5. Fir d'Suspensionen ze preparéieren, goufen all Elektrodenbestanddeeler an NMP mat engem Ultraschallrührer gemëscht (UP200H, Hielscher Ultrasonics) fir 2 min bei 200 W an 24 kHz.
Niddereg elektresch Konduktivitéit a lues Li-Ion Diffusioun laanscht déi eendimensional Kanäl vum LiFePO4 kann iwwerwonne ginn andeems Dir LiFePO integréiert4 an enger konduktiver Matrix, zB Kueleschwarz. Als Nano-Gréisst Partikelen a Kär-Shell-Partikelstrukturen verbesseren d'elektresch Konduktivitéit, d'Ultraschall-Dispersiounstechnologie a sonochemesch Synthese vu Kär-Shell-Partikelen erlaben superior Nanokomposite fir Batterieapplikatiounen ze produzéieren.

Dispersioun vu Lithium Eisenphosphat: D'Fuerschungsteam vum Hagberg (Hagberg et al., 2018) benotzt den Ultraschall UP100H fir d'Prozedur vun strukturell positiv Elektroden besteet aus Lithium Eisen phosphate (LFP) Beschichtete Kuelestoff Faseren. D'Kuelestofffaser si kontinuéierlech, selbststänneg Seel déi als aktuell Sammler handelen a mechanesch Steifheit a Kraaft ubidden. Fir optimal Leeschtung sinn d'Faseren individuell beschichtet, zB mat elektrophoreteschen Oflagerung.
Verschidde Gewiichtsverhältnisser vu Mëschungen aus LFP, CB a PVDF goufen getest. Dës Mëschunge goufen op Kuelestofffaser beschichtet. Zënter inhomogen Verdeelung an de Beschichtungsbadkompositioune kéint vun der Zesummesetzung an der Beschichtung selwer ënnerscheeden, gëtt strikt Rühren duerch Ultraschall benotzt fir den Ënnerscheed ze minimiséieren.
Si bemierken datt d'Partikel relativ gutt duerch d'Beschichtung verdeelt sinn, déi un d'Benotzung vum Surfaktant (Triton X-100) an den Ultraschallschrëtt virun der elektrophoretescher Oflagerung zougeschriwwen ass.

Ultraschalldispersioun gëtt benotzt fir LFP, CB a PVDF ze homogeniséieren virun der elektrophoretescher Oflagerung.

Querschnitt an héich Vergréisserung SEM Biller vun EPD Beschichtete Kuelestoff Faseren. D'Mëschung aus LFP, CB an PVDF war ultraschall homogenized benotzt Ultraschall UP100H. Vergréisserungen: a) 0,8kx, b) 0,8kx, c) 1,5kx, d) 30kx.
(Studie a Bild: ©Hagberg et al., 2018)

Dispersioun vu LiNi0.5Mn1.5O4 Komposit Kathode Material:
Vidal et al. (2013) ënnersicht den Afloss vun Veraarbechtung Schrëtt wéi sonication, Drock a Material Zesummesetzung fir LiNi0.5Mn1.5O4Komposit Katoden.
Positiv Komposit Elektroden mat LiNi0.5 Mn1.5O4 Spinel als aktive Material, eng Mëschung aus Grafit a Kuelestoff fir d'Erhéijung vun der Elektroden elektresch Konduktivitéit an entweder Polyvinyldenfluorid (PVDF) oder eng Mëschung aus PVDF mat enger klenger Quantitéit Teflon® (1 wt%) fir d'Elektrode opzebauen. Si goufen duerch Bandgoss op eng Aluminiumfolie als Stroumkollektor mat der Doktorblade Technik veraarbecht. Zousätzlech goufen d'Komponentemëschungen entweder sonicéiert oder net, an d'veraarbechte Elektroden goufen kompaktéiert oder net ënner spéider Kältepressen. Zwee Formuléierungen goufen getest:
A-Formuléierung (ouni Teflon®): 78 wt% LiNi0.5 Mn1.5o4; 7,5 wt% Kuelestoff schwaarz; 2,5 gew.% Graphit; 12 gew.% PVDF
B-Formuléierung (mat Teflon®): 78wt% LiNi00.5Mn1.5o4; 7,5 wt% Kuelestoff schwaarz; 2,5 gew.% Graphit; 11 gew.% PVDF; 1 gew.% Teflon®
A béide Fäll goufen d'Komponente gemëscht an an N-Methylpyrrolidinon (NMP) verspreet. LiNi0.5 Mn1.5O4 Spinel (2g) zesumme mat den anere Komponenten an den ernimmten Prozentzuelen, déi scho opgestallt goufen, gouf an 11 ml NMP verspreet. A bestëmmte Fäll gouf d'Mëschung sonicated fir 25 min an dann bei Raumtemperatur fir 48 h geréiert. An e puer anerer gouf d'Mëschung just bei Raumtemperatur fir 48 Stonnen gerührt, also ouni Sonikatioun. D'Sonication Behandlung fördert eng homogen Dispersioun vun den Elektrodenkomponenten an d'LNMS-Elektrode kritt méi eenheetlech.
Composites Elektroden mat héich Gewiicht, bis zu 17mg / cm2, goufen virbereet a studéiert als positiv Elektroden fir Lithium-Ion Batterien. D'Zousatz vun Teflon® an d'Applikatioun vun der Sonikatiounsbehandlung féieren zu eenheetleche Elektroden, déi gutt an d'Aluminiumfolie befestegt sinn. Béid Parameter bäidroe fir d'Kapazitéit ze verbesseren, déi bei héijen Tariffer (5C) drainéiert gëtt. Zousätzlech Verdichtung vun den Elektroden / Aluminiumversammlungen verbessert bemierkenswäert d'Elektrodenratefäegkeeten. Bei 5C Taux, bemierkenswäert Kapazitéit Retentiounen tëscht 80% an 90% gi fir Elektroden mat Gewiichter am Beräich 3-17mg/cm fonnt.2, mat Teflon® an hirer Formuléierung, virbereet no Sonikatioun vun hire Komponentmëschungen a kompaktéiert ënner 2 Tonnen / cm2.
Zesummegefaasst, Elektroden mat 1 wt% Teflon® an hirer Formuléierung, hir Komponentmëschungen, déi eng Sonikatiounsbehandlung ënnerworf goufen, kompaktéiert bei 2 Tonnen / cm2 a mat Gewiichter am Beräich 2.7-17 mg / cm2 hunn eng bemierkenswäert Geschwindegkeetsfäegkeet gewisen. Och beim héije Stroum vu 5C war d'normaliséiert Entladungskapazitéit tëscht 80% an 90% fir all dës Elektroden. (cf. Vidal et al., 2013)

Den UIP100hdT ass en 1kW Bench-Top Ultrasonicator fir industriell Nanomaterialveraarbechtung am Batch- oder Flow-Through-Modus.

Ultrasonicator UIP1000hdT (1000W, 20kHz) fir Nanomaterialveraarbechtung am Batch- oder Flow-Through-Modus.

High-Performance Ultrasonic Dispersers fir Batterieproduktioun

Hielscher Ultrasonics designt, fabrizéiert a verdeelt High-Power, High-Performance Ultrasonic Ausrüstung, déi benotzt gëtt fir Kathode-, Anode- an Elektrolytmaterialien ze veraarbechten fir ze benotzen an Lithium-Ion Batterien (LIB), Natrium-Ion Batterien (NIB), an aner. Batterie Zellen. Hielscher Ultraschallsystemer ginn benotzt fir Nanokomposite ze synthetiséieren, Nanopartikelen ze funktionnéieren an Nanomaterialien an homogene, stabile Suspensioune ze verdeelen.
Bitt e Portfolio vu Labo bis voll industriell Skala Ultraschallprozessoren, Hielscher ass de Maart Leader fir High-Performance Ultraschall-Disperger. Schafft zënter méi wéi 30 Joer am Beräich vun der Nanomaterial Synthese a Gréisst Reduktioun, Hielscher Ultrasonics huet extensiv Erfahrung an der Ultraschall Nanopartikelveraarbechtung a bitt déi mächtegst an zouverléisseg Ultraschallprozessoren um Maart. Däitsch Ingenieur bitt modernste Technologie a robust Qualitéit.
Hielscher Ultraschaller kënnen op Fernseh kontrolléiert ginn iwwer Browser Kontroll. Sonication Parameteren kënnen iwwerwaacht a genee un de Prozess Ufuerderunge ugepasst ginn.Fortgeschratt Technologie, High-Performance a sophistikéiert Software verwandelen Hielscher Ultraschaller an zouverléisseg Aarbechtspäerd an Ärem Elektrodenfabrikatiounsprozess. All Ultraschallsystemer ginn am Sëtz zu Teltow, Däitschland hiergestallt, fir Qualitéit a Robustheet getest a ginn dann aus Däitschland iwwerall op der Welt verdeelt.
Déi raffinéiert Hardware a Smart Software vun Hielscher Ultraschaller sinn entwéckelt fir zouverlässeg Operatioun, reproduzéierbar Resultater wéi och Benotzerfrëndlechkeet ze garantéieren. D'Hielscher Ultraschaller si robust a konsequent an der Leeschtung, wat et erlaabt se an erfuerderlech Ëmfeld z'installéieren an se ënner schwéiere Bedéngungen ze bedreiwen. Operationell Astellunge kënnen einfach zougänglech a geruff ginn iwwer intuitiv Menü, déi iwwer digital Faarf Touch-Display a Browser Fernsteierung zougänglech sinn. Dofir ginn all Veraarbechtungsbedéngungen wéi Nettoenergie, Gesamtenergie, Amplitude, Zäit, Drock an Temperatur automatesch op enger agebauter SD-Kaart opgeholl. Dëst erlaabt Iech d'virdrun sonication leeft ze iwwerschaffen an ze vergläichen an d'Synthese, Funktionaliséierung an Dispersioun vun Nanomaterialien a Composite zu héchster Effizienz ze optimiséieren.
Hielscher Ultrasonics Systemer ginn weltwäit fir sonochemesch Synthese vun Nanomaterialien benotzt a si bewisen als zouverléisseg fir d'Dispersioun vun Nanopartikelen a stabile kolloidal Suspensioune. Hielscher industriell Ultraschaller kënnen kontinuéierlech héich Amplituden lafen a si fir 24/7 Operatioun gebaut. Amplituden vu bis zu 200μm kënne ganz einfach kontinuéierlech generéiert ginn mat Standard Sonotroden (ultrasonic Sonden / Horn). Fir nach méi héich Amplituden sinn personaliséiert Ultraschall Sonotroden verfügbar.
Hielscher Ultraschallprozessoren fir sonochemesch Synthese, Funktionaliséierung, Nanostrukturéierung an Deagglomeratioun si scho weltwäit op kommerziell Skala installéiert. Kontaktéiert eis elo fir Äre Prozess Schrëtt mat Nanomaterialien fir Batterie Fabrikatioun ze diskutéieren! Eis gutt erfuerene Mataarbechter wäerte frou sinn méi Informatiounen iwwer super Dispersiounsresultater, héich performant Ultraschallsystemer a Präisser ze deelen!
Mat dem Virdeel vun der Ultrasonicatioun wäert Är fortgeschratt Elektroden an Elektrolytproduktioun an Effizienz, Einfachheet an niddrege Käschten exceléieren am Verglach mat aneren Elektroden Hiersteller!

D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:

Konte gefouert QShortcut Duerchflossrate recommandéiert Comments
1 bis 500mL 10 bis 200mL / min UP100H
10 bis 2000mL 20 bis 400mL / min UP200Ht, An UP400St
0.1 bis 20L 0.2 bis 4L / min UIP2000hdT
10 bis 100L 2 bis 10L / min UIP4000hdT
na 10 bis 100L / min UIP16000
na méi grouss Stärekoup vun UIP16000

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Frot méi Informatiounen

W.e.g. benotzt d'Form hei ënnen fir zousätzlech Informatiounen iwwer Ultrasonic Prozessoren, Uwendungen a Präis ze froen. Mir freeën eis Äre Prozess mat Iech ze diskutéieren an Iech en Ultrasonic System unzebidden, deen Är Ufuerderungen entsprécht!










Ultrasonic High-Shear Homogenisatoren ginn am Labo, Bench-Top, Pilot an Industrieveraarbechtung benotzt.

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall-Homogeniséierer fir Uwendungen, Dispersioun, Emulgatioun an Extraktioun am Labo, Pilot an industrieller Skala ze vermëschen.



Literatur / Referenzen


Héich performant Ultraschall! D'Produktpalette vun Hielscher deckt de ganze Spektrum vum kompakten Labo Ultraschall iwwer Bench-Top-Eenheeten op voll-industriell Ultraschallsystemer.

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall Homogeniséierer aus Labo ze industriell Gréisst.