Ar producción celdas bateriya mar hñets'i ya rendimiento, ja ya materiales nanoestructurados ne ya nanocompuestos desempeñan 'nar he̲'mi mahyoni ja ar proporcionar 'nar conductividad eléctrica mäs xi ngu, pe̲ts'i densidades almacenamiento, mextha ya mfeni ne confiabilidad. Pa da tsoni ya ar plena funcionalidad ya nanomateriales, ya nanopartículas tsa da dispersar wa exfoliar ar individualmente ne xi necesitar pasos ar procesamiento Nthuts'i, komongu ar funcionalización. Ar nanoprocesamiento ultrasónico ge ar técnica mäs xi ngu, xi hño ne ya confiable pa producir nanomateriales ne nanocompuestos mar hñets'i rendimiento pa producción dätä jä'i baterías.

Dispersión ultrasónica materiales electroquímicamente activos jar lodos electrodos

Ya nanomateriales ar utilizan materiales electrodos innovadores, ngu nä'ä resultó ja 'nar rendimiento significativamente mejorado ya baterías recargables. Ar superación ar aglomeración, ar agregación ne ar separación fases ar crucial pa jar nt'ot'e lodos pa ar fabricación electrodos, hontho nu'bu mä materiales tamaño nanométrico. Ya nanomateriales aumentan área superficie activa ya electrodos ar bateriya, nä'ä mi permite absorber mäs energía Nxoge ya ciclos carga ne aumentar jár mfeni Nxoge almacenamiento energía. Da uni ga̲tho ya ventajas ya nanomateriales, gi partículas nanoestructuradas tsa da desenredar ne distribuir ar komongu partículas separadas ar suspensión electrodos. Tecnología dispersión ultrasónica proporciona ndu enfocadas mar hñets'i cizallamiento (sonomecnical), nja'bu̲ komongu energía sonoquímica, da conduce ar mezcla za̲ ár nthe̲ atómico ne ar complejación materiales tamaño nanométrico.
Ya nanopartículas komongu ar grafeno, ya nanotubos carbono (CNT), ya metales ne ya minerales ha̲i raras tsa dispersar ar uniformemente ja 'nar suspensión hingi mpa̲ti pa da materiales electrodos altamente funcionales.
Ngu, ar grafeno ne ya CNT ya hño conocidos ya mejorar ar rendimiento ar celda ar bateriya, pe aglomeración partículas da superar ar. 'Me̲hna ir bo̲ni ke ar requiere absolutamente 'nar técnica dispersión mar hñets'i rendimiento, capaz ar procesar nanomateriales ne posiblemente altas ar viscosidades. Ya ultrasonidos ar klase sonda ya nt'ot'e dispersión mar hñets'i rendimiento, nä'ä to procesar nanomateriales 'nehe da altas cargas sólidas ar bí confiable ne xi hño.

¿Yogo'ä ar sonicación ar técnica mäs xi ngu pa ar procesamiento nanomateriales?

Nu'bu̲ ma 'ra técnicas dispersión ne mezcla, komongu ya mezcladores mar hñets'i cizallamiento, ya molinos perlas wa ya homogeneizadores mextha presión, ar ultrasonicación ge ár nt'ot'e destaca da procesamiento ya micrones ne ya nanopartículas.
Ultrasonido mextha nts'edi ne ar cavitación acústica generada ya ultrasonidos proporcionan nkohi energía únicas ne densidad energía extrema da permite desaglomerar wa exfoliar nanomateriales, funcionalizarlos, sintetizar nanoestructuras jar procesos ar abajo nu'bu mañä ne hoki nanocompuestos mar hñets'i ar rendimiento.
Dado que los ultrasonidos Hielscher permiten el control preciso de los parámetros de procesamiento ultrasónico más importantes, como la intensidad (Ws / ml), la amplitud (μm), la temperatura (ºC / ºF) ne la presión (bar), las condiciones de procesamiento se pueden ajustar individualmente a los ajustes óptimos para cada material y proceso. Ir ya dispersores ultrasónicos ya altamente versátiles ne bí xi utilizar pa numerosas aplicaciones, ngu, dispersión CNT, exfoliación ko ar grafeno, síntesis sonoquímica partículas ar cáscara ar núcleo wa funcionalización nanopartículas silicio.

Micrografías SEM de Na0.44MnO2 preparados sonoquímicamente por calcinación a 900°C durante 2 h.
(Estudio ne ya tsita: ©Shinde et jar el., 2019)

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Tso̲kwa continuación to tingigi mbo ndunthe aplicaciones impulsadas ya ultrasonidos procesamiento nanomateriales:

Síntesis ultrasónica nanocompuestos

Síntesis ultrasónica grafeno — SnO₂ nanocompuesto: Equipo nthoni Deosakar et jar ar. (2013) desarrolló 'nar ruta asistida ya ultrasonidos pa ndi hoki 'nar nanocompuesto grafeno — SnO2. Investigaron ya efectos cavitacionales generados ya ultrasonido mextha nts'edi Nxoge ar síntesis ar compuesto grafeno — SnO2. Pa ar sonicación, utilizaron 'nar dispositivo Hielscher Ultrasonics. Ya resultados demuestran 'nar carga fina ne uniforme SnO mejorada ya ultrasonidos₂ jar nanoláminas grafeno ya reacción oxidación-reducción ja ya óxido grafeno ne SnCl₂·2H₂Ar o jar comparación ko ya nt'ot'e síntesis convencionales.

Gráfico da demuestra ar proceso formación óxido grafeno ne SnO₂— nanocompuesto grafeno.
(Estudio ne imágenes: ©Deosakar et jar el., 2013)

SnO₂— nanocompuesto grafeno ar xi preparado ko éxito a través de 'nar 'ra'yo ne xi hño ruta ar síntesis química basada soluciones asistidas ya ultrasonido ne ar óxido grafeno ar redujo ko SnCl₂ ja ya láminas grafeno jar 'bu̲i Kwä HCl. Análisis TEM gi 'ñudi ar carga uniforme ne fina SnO₂ jar nanoláminas grafeno. Ar xi demostrado ke ya efectos cavitacionales producidos nu'bya njapu'befi ya irradiaciones ultrasónicas intensifican ar carga fina ne uniforme ar SnO2 jar nanoláminas grafeno Nxoge ar reacción oxidación-reducción ja ya óxido grafeno ne SnCl₂·2H₂O. Ar carga fina ne uniforme intensificada ar nanopartículas SnO2 (3 — 5 nm) jar nanoláminas grafeno reducida bí atribuye ar nucleación ar mejorada ne ar transferencia solutos nu'bya ár ntsoni cavitacional inducido ir nge ya irradiaciones ultrasónicas. Carga fina ne uniforme ar SnO₂ ya nanopartículas nanoláminas grafeno 'nehe ar confirmaron a partir de análisis ar TEM. Ár nt'ot'e SnO sintetizado₂— bí demuestra ar nanocompuesto grafeno ngu ya he̲'mi ánodo jar baterías iones litio. Ar mfeni SnO₂— ar bateriya litio basada nanocompuestos grafeno ar hingi mpa̲ti Nxoge 'ra 120 ciclos, ne ar bateriya ndi japi 'nar reacción hingi mpa̲ti ar carga-descarga. (Deosakar et jar el., 2013)

Tsita TEM SnO₂— nanocompuesto grafeno preparado ya nt'ot'e sonoquímico. Ar barra xí indica jar (A) 10nm, jar (B) jar 5nm.
(Estudio ne imágenes: ©Deosakar et jar el., 2013)

Dispersión ultrasónica nanopartículas jar lodos bateriya

Dispersión ya componentes ar electodo: Waser et jar ar. (2011) prepararon electrodos ko fosfato hierro ne litio (LiFePO)₄). Ar suspensión contenía LiFePO4 ngu ya he̲'mi activo, mpothe 'bifi komongu aditivo eléctricamente conductor, fluoruro polivinilideno disuelto N — metilpirrolidona (NMP) bí utilizó komongu ar aglutinante. Ar nthe masa ('mefa xta secado) ar AM yá CB yá PVDF ja ya electrodos bí 83/8.5/8.5. Pa ndi hoki yá suspensiones, nga̲tho ya componentes ar electrodo bí mezclaron jar NMP ko 'nar agitador ultrasónico ()UP200H, Ultrasonidos de Hielscher) Nxoge 2 min 200 W ne 24 ar kHz.
Xí hñets'i'i conductividad eléctrica ne lenta difusión iones litio a lo largo de ya canales unidimensionales LiFePO₄ ar tsa̲ da superar incrustando LiFePO₄ ja 'nar matriz conductora, ngu, xí mpothe ar 'bifi. Medida da ya partículas tamaño nanométrico ne ya estructuras partículas núcleo-cáscara mejoran ar conductividad eléctrica, ar tecnología dispersión ultrasónica ne ar síntesis sonoquímica partículas núcleo-capa permiten producir nanocompuestos superiores pa aplicaciones baterías.

Dispersión fosfato hierro ne litio: Equipo nthoni Hagberg (Hagberg et jar el., 2018) utilizó ar ultrasonicador UP100H pa ar nt'ot'e electrodo estructural positivo nä'ä ir bo̲ni jar fibras ar carbono recubiertas ar fosfato hierro ne litio (LFP). Ya fibras carbono ya remolques continuos ne 'BATS'I actúan komongu colectores corriente ne proporcionarán rigidez mecánica ne ar resistencia. Pa 'nar rendimiento óptimo, ya fibras ar recubren individualmente, ngu, ir nge deposición electroforética.
Ar probaron 'na'ño pe̲ts'i ar be̲xu ar mezclas consistentes jar LFP, ar CB ne ar PVDF Gi mezclas ma recubiertas dige ar fibras carbono. Dado da NTHEGE hingi homogénea ja ya composiciones nsaha recubrimiento to nt'uni ar composición jar recubrimiento jar hä, bí gi japu̲'be̲fi 'nar agitación rigurosa ya ultrasonido pa minimizar ar diferencia.
Observaron ke ya partículas gi 'bu̲hu̲ relativamente xi hño dispersas jar nga̲tho ar recubrimiento, nä'ä atribuye jar njapu'befi ya surfactante (Tritón X — 100) ne bi thogi ar ultrasonido 'bu̲ 'be̲tho ar deposición electroforética.

Imágenes SEM sección transversal ne mar hñets'i aumento fibras ar carbono recubiertas ar EPD. Ar mezcla ar LFP, ar CB ne ar PVDF bí homogeneizó ya ultrasonidos utilizando ar ultrasonicador UP100H. Ampliaciones: a) 0.8kx, b) 0.8kx, c) 1.5kx, d) 30kx.
(Estudio ne ya tsita: ©Hagberg et jar el., 2018)

Dispersión de LiNi_0.5MN_1.5Acerca ar₄ he̲'mi ar cátodo compuesto:
Vidal et jar ar. (2013) investigaron ar influencia ya pasos procesamiento komongu ar sonicación, ar presión ne ar composición hñei pa LiNi_0.5MN_1.5Acerca ar₄cátodos compuestos.
Ya electrodos compuestos ar positivos ko LiNi_0.5 MN_1.5Espinela O4 ngu ya he̲'mi activo, 'nar mezcla grafito ne xí mpothe 'bifi pa aumentar conductividad eléctrica ar electrodo ne ar polivinildenefluoruro (PVDF) wa 'nar mezcla PVDF ko 'nar t'olo yá 'bede ya teflón® (1 wt %) pa gu̲ts'i ar electrodo. Ar xi procesado ir nge ya fundición ja ya cinta dige 'nar he̲'mi aluminio komongu colector corriente utilizando ar técnica ar cuchilla doctora. 'Nehe, ya mezclas componentes ar sonicaron wa hi'nä, ne ya electrodos procesados ar compactaron wa hi'nä jár prensado ar tse̲ 'mefa ár njäts'i Tange'u. Ar xi probado yoho ya formulaciones:
Formulación A (hinda teflón®): 78% jar be̲xu LiNi_0.5 MN_1.5O4; 7,5% jar be̲xu xí mpothe 'bifi; 2,5% jar be̲xu grafito; 12% PVDF jar be̲xu
Formulación B (ko teflón®): 78wt % LiNi0_0.5MN_1.5O4; 7.5wt % mpothe 'bifi; 2,5% jar be̲xu grafito; 11% jar be̲xu pvDF; 1% jar be̲xu teflón®
Ja ga̲ yoho ya casos, ya componentes ar mezclaron ne dispersaron N — metilpirrolinona (NMP). LiNi_0.5 MN_1.5Ar espinela O4 (2 g) junto con ya ma'ra componentes ja ya porcentajes mencionados ya configurados ar dispersó jar 11 ml NMP. Jar 'ra ya casos ntsuni hontho, ar mezcla sonicó Nxoge 25 min ne xu̲ki ar revolvió da mpat'i ambiente Nxoge 48 h. Jar 'ra ya ma'ra, ar mezcla ar agitaba da mpat'i ambiente Nxoge 48 h, es decir, hinda ni 'na jar sonicación. Ar nt'ot'e ya sonicación promueve 'nar dispersión homogénea ya componentes ar electrodo ne ar electrodo LNMS obtenido ar gi hyandi mäs uniforme.
Ar prepararon electrodos compuestos ko mar hñets'i be̲xu, asta ar 17 mg yá cm2, ne estudiaron komongu electrodos positivos pa baterías iones litio. Adición teflón® ne ár nt'ot'e ar nt'ot'e ya sonicación conducen ma electrodos uniformes nä'ä gi 'bu̲hu̲ xi hño adheridos jar he̲'mi aluminio. Ga̲ yoho parámetros contribuyen ma mejorar mfeni drenada altas tasas (5C). Ar compactación adicional ya conjuntos electrodos yá aluminio mejora notablemente ya capacidades velocidad ya electrodos. Ma 'nar velocidad 5C, bí 'bu̲i retenciones ar mfeni notables entre 80% ne ar 90% pa electrodos ko ya pesos jar rango 3 — 17 mg yá cm², ko ya teflón® jar ár formulación, preparado 'mefa xta sonicación yá mezclas ya componentes ne ya compactado jar menos 2 toneladas yá cm².
Jar resumen, electrodos ko 1% jar be̲xu teflón® jar ár formulación, yá mezclas componentes sometidas 'nar nt'ot'e ya sonicación, compactadas 2 toneladas yá cm2 ne ko pesos jar rango 2, 7 — 17 mg yá cm2 mostraron 'nar notable mfeni tasa. 'Nehe ar mextha corriente ar 5C, ar mfeni descarga normalizada mi entre 80% ne ar 90% pa nuya electrodos. (cf. Vidal et jar el., 2013)

Dispersores ultrasónicos mar hñets'i rendimiento pa ar producción baterías

Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica ne distribuye equipos ultrasónicos mextha nts'edi ne ya mar hñets'i rendimiento, da utilizan pa procesar materiales cátodo, ánodo ne electrolito pa ár njapu'befi baterías iones litio (LIB), baterías iones sodio (NIB) ne ma 'ra celdas bateriya. Ya sistemas ultrasónicos Hielscher ar utilizan pa sintetizar nanocompuestos, funcionalizar nanopartículas ne dispersar nanomateriales jar suspensiones homogéneas ne estables.
Ofreciendo 'nar cartera procesadores ultrasónicos laboratorio escala totalmente industrial, Hielscher ar líder jár ta̲i ya dispersores ultrasonido mar hñets'i ar rendimiento. Mpe̲fi xkagentho mäs ar 30 ya je̲ya jar hwähi ar síntesis ar nanomateriales ne ar reducción tamaño, Hielscher Ultrasonics pe̲ts'i 'nar nt'ot'e ho 'bui ndunthe mfeni jar procesamiento nanopartículas ultrasónicas ne ofrece ya procesadores ultrasónicos mäs potentes ne confiables ar jár ta̲i. Ar ingeniería alemana proporciona tecnología ya vanguardia ne ya hño robusta.
Ar tecnología ya dätä jä'i, mar hñets'i ar rendimiento ne ar software sofisticado convierten ja ya ultrasonidos Hielscher jar fani ar hñäki confiables jar ár proceso fabricación electrodos. Ga̲tho ya sistemas ultrasónicos fabrican jár 'mui Teltow, nu Alemäña, prueban ya nthehu ne robustez ne gem'bu̲ bí distribuyen ndezu̲ nu Alemäña jar nga̲tho ar ximha̲i.
Sofisticado ar hardware ne ar software inteligente ya ultrasonidos Hielscher gi 'bu̲hu̲ diseñados pa garantizar 'nar funcionamiento fiable, resultados reproducibles ne facilidad njapu'befi. Ya ultrasonidos Hielscher ya robustos ne ya consistentes jar rendimiento, nä'ä permite instalar ya jar entornos exigentes ne operar ya ja ya 'befi hñei. Ar tsa̲ da acceder hingi hembi da ja ar configuración operativa ne marcar dá a través de 'nar menú intuitivo, nä'ä ar tsa̲ da acceder a través de ar pantalla táctil 'bede ya njät'i ne ar control remoto ar navegador. Ir ga̲tho ya nkohi procesamiento, komongu ar energía neta, ar energía Nxoge, ar amplitud, pa, ar presión ne ar mpat'i, bí registran automáticamente 'na jar tarheta SD incorporada. 'Me̲hna bí permite da hnu ne comparar ejecuciones ar sonicación bí thogi ne optimizar ar síntesis, ar funcionalización ne ar dispersión nanomateriales ne compuestos ko ar dätä dätä nt'ot'e.
Ya sistemas ultrasónicos Hielscher ar utilizan jar nga̲tho ar ximha̲i da síntesis sonoquímica nanomateriales ne udi confiables pa ar dispersión nanopartículas jar suspensiones coloidales estables. Ya ultrasonidos industriales Hielscher xi dar tsa da mpefi ko altas amplitudes ne gi construidos pa 'nar funcionamiento 24 yá 7. Las amplitudes de hasta 200 μm se pueden generar fácilmente de forma continua con sonotrodos estándar (sondas ultrasónicas / cuernos). Pa amplitudes aún mi mäs altas, mahyoni da 'mui sonotrodos ultrasónicos personalizados.
Ya procesadores ultrasónicos Hielscher pa síntesis sonoquímica, funcionalización, nanoestructuración ne desaglomeración ya gi 'bu̲hu̲ instalados jar nga̲tho ar ximha̲i da escala yá 'ma. Contactar ga nu'bya pa da mä ár bi thogi ar proceso da involucra nanomateriales pa ar fabricación baterías! Ma jä'i experimentado da encantado ar t'uni mäs ungumfädi dige ar resultados ar dispersión t'uti hñe̲he̲, sistemas ultrasónicos mar hñets'i ar rendimiento ne ar precios!
Ko ár ventaja ar ultrasonicación, ár producción dätä jä'i electrodos ne electrolitos sobresaldrá jar dätä nt'ot'e, simplicidad ne hñets'i'i costo jar comparación ko ya fabricantes electrodos!

Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximado HMUNTS'UJE ultrasonicators: