Síntesis sonoquímica u materiales u electrodos utia'al u producción baterías

Ti' le producción celdas batería ka'anal rendimiento, le materiales nanoestructurados yéetel le nanocompuestos desempeñan jump'éel ju'un Páaybe'en ti' le ts'aik jump'éel conductividad eléctrica superior, densidades almacenamiento asab altas, ka'anal Buka'aj u ba'al ka fiabilidad. Con el Fin de kaxta'al u yúuchul tuláakal le funcionalidades le nanomateriales, le nanopartículas k'a'abéet dispersar u wa exfoliar ku individualmente ka páajtal K'abéet wook u procesamiento adicionales, bey le funcionalización. Le nanoprocesamiento ultrasónico u ti'al tu láaka superior, xoknáalo'obo' yéetel fiable producir nanomateriales yéetel nanocompuestos u ka'anal rendimiento utia'al u producción avanzada u baterías.

Dispersión ultrasónica u materiales electroquímicamente activos ti' lodos electrodos

Le nanomateriales ku utilizan bey materiales electrodos innovadores, ba'ax u ts'áaik kúuchil ti' jump'éel rendimiento significativamente mejorado ti' le baterías recargables. Superación le aglomeración, le agregación yéetel le separación fases le crucial utia'al u wa u lodos utia'al u fabricación electrodos, yilik especialmente ka lela' materiales Buka'aj nanométrico. Le nanomateriales aumentan le superficie activa ti' le electrodos le baterías, ku ti' leti'ob ku cha'antik múuch'ik asab energía ti' le ciclos kuuch yéetel ya'abtal u Buka'aj u ba'al tuláakal u almacenamiento energía. Con el Fin de kéen p'áatak tuláakal le ventajas le nanomateriales, le partículas nanoestructuradas k'a'abéet desenredar u yéetel distribuir bey partículas separadas ti' le suspensión electrodos. Le ma'alo'obtal dispersión ultrasónica proporciona muuk' focalizadas u ka'anal cizallamiento (sonomecánicas), bey energía sonoquímica, u conduce u mezcla u nivel atómico yéetel le complejación materiales Buka'aj nanométrico.
Le nanopartículas bey le grafeno, le nanotubos carbono (CNT), le metales yéetel le minerales lu'umil jela'antak ka k'a'abéet dispersar ku uniformemente ti' jump'éel suspensión estable tia'al materiales electrodos ma'alob funcionales.
Je'ebix, le grafeno yéetel le CNT ku ma'alob k'ajóolta'ano'ob tumen ma'alo'obkíinsiko'ob u rendimiento le celdas le baterías, ba'ale' yaan superar le aglomeración partículas. Lela' u k'áat u ya'al ba'axi' absolutamente k'a'abeto'ob jump'éel láaka dispersión ka'anal rendimiento, capaz u procesar nanomateriales yéetel posiblemente altas viscosidades. Le ultrasonidos bin yano'ob sonda le le método dispersión ka'anal rendimiento, u páajtal u procesar nanomateriales páajtal yéetel altas kuuch sólidas bix u fiable yéetel xoknáalo'obo'.

Ba'ax ten u sonicación le tu láaka superior utia'al u procesamiento nanomateriales.

Ka uláak' yo'osal dispersión yéetel mezcla, bey le mezcladores ka'anal cizallamiento, le molinos wóolol wa le homogeneizadores ka'anal presión, ku talo'ob u límites, le ultrasonicación jach le método destaca ti' le procesamiento micropartículas yéetel nanopartículas.
Le ultrasonidos u ka'anal potencia yéetel le cavitación acústica generada tumen ultrasonidos proporcionan condiciones energéticas u únicas yéetel juntúul densidad energía extrema ba'ax ku cha'antik desaglomerar wa exfoliar nanomateriales, funcionalizar le, sintetizar nanoestructuras ti' procesos ascendentes yéetel mentik nanocompuestos ka'anatako'ob rendimiento.
Dado ti' le ultrasonidos Hielscher permiten le kaambalil yo'osal preciso ti' le parámetros ku procesamiento ultrasónico asab importantes, bey le intensidad (Ws leti' mL), le amplitud (μm), le temperatura (ºC leti' ºF) yéetel le presión (bar), le condiciones procesamiento páajtal ajustar ku individualmente ti' le ajustes óptimos utia'al Amal xooko'obo'. Le modo, le dispersores ultrasónicos le jach versátiles ka páajtal utilizar u utia'al numerosas aplicaciones, je'ebix, le dispersión CNT, exfoliación grafeno, le síntesis sonoquímica ti' partículas u carcasa le núcleo wa funcionalización nanopartículas silicio.

Micrografías SEM u Na0,44MnO2 preparado sonoquímicamente tumen calcinación u 900 ° C ichil 2 h.
(Xook yéetel wíimbala': ©Shinde et ti' le., 2019).

A wojeltik yóok'ol le ultrasonidos industriales ti' Hielscher utia'al u procesamiento nanomateriales ti' le fabricación baterías.

Tu continuación u kaxtik ya'abkach aplicaciones ti' le procesamiento nanomateriales impulsadas tumen ultrasonidos:

Síntesis ultrasónica u nanocompuestos

Síntesis ultrasónica u grafeno-SnO₂ Nanocompuesto: Le nu'ukulil investigación Deosakar et ti' le. (2013) desarrolló jump'éel bejil asistida tumen ultrasonidos utia'al u mentik jump'éel nanocompuesto grafeno-SnO2. Investigaron le táanil cavitacionales generados tumen le ultrasonidos ka'anal potencia ichil le síntesis le compuesto grafeno yéetel SnO2. Utia'al u sonicación, utilizaron jump'éel dispositivo Hielscher Ultrasonics. Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob demuestran jump'éel kuuch fina yéetel xan u SnO mejorada tumen ultrasonidos₂ tu nanohojas grafeno tumen reacción oxidación-reducción ichil óxido grafeno yéetel SnCl₂·2 H₂O ti' comparación yéetel le métodos ku síntesis convencionales.

Gráfico ba'ax ku ye'esik le tuukula' formación óxido grafeno yéetel SnO₂–Nanocompuesto u grafeno.
(Xook yéetel máak: ©Deosakar et ti' le., 2013).

SnO₂–le nanocompuesto grafeno u ts'o'ok preparado belal yo'osal jump'éel túumben yéetel xoknáalo'obo' bejil síntesis química bey je'el ti' soluciones asistidas tumen ultrasonidos, yéetel le óxido grafeno u ts'o'ok reducido yo'osal SnCl₂ U láminas grafeno te' meyajo'ob HCl. Le análisis TEM ye'esik kuuch xan yéetel fina SnO₂ tu nanohojas grafeno. U ts'o'ok demostrado u le táanil cavitacionales producidos tumen u búukinta'al irradiaciones ultrasónicas intensifican kuuch fina ka xan u SnO2 ti' le nanohojas grafeno ti' le reacción oxidación-reducción ichil le óxido grafeno yéetel le SnCl₂·2 H₂O. Le intensificación kuuch fina ka uniforme le nanopartículas u SnO2 (3-5 nm) tu nanohojas u grafeno reducidas atribuye u mejora le nucleación yéetel le transferencia solutos debido a efecto cavitacional inducido tumen le irradiaciones ultrasónicas. Kuuch fina yéetel xan u SnO₂ Le nanopartículas tu nanohojas grafeno xan ku confirmaron ichil le análisis TEM. U kaambalil yo'osal SnO sintetizado₂– ku ye'esik le nanocompuesto grafeno bey xooko'obo' anódico ti' baterías iones litio. Le Buka'aj u ba'al u SnO₂–le batería litio bey je'el ti' nanocompuesto grafeno le estable ichil jump'éel 120 ciclos, yéetel le batería je'el u repetir jump'éel reacción u carga-descarga estable. (Deosakar et ti' le., 2013).

Wíimbala' TEM u SnO₂–Nanocompuesto ku grafeno preparado tumen método sonoquímico. Le barra indica ti' (U) 10 nm, ti' (B) tu 5 nm.
(Xook yéetel máak: ©Deosakar et ti' le., 2013).

Dispersión ultrasónica u nanopartículas ti' lodos baterías

Dispersión u componentes le electrodo: Waser et ti' le. (2011) tu beetajo'ob ya'abkach electrodos yéetel fosfato hierro yéetel litio (LiFePO₄). Le suspensión contenía LiFePO4 bey xooko'obo' activo, box u buuts' bey aditivo conductor electricidad, u utilizó fluoruro polivinilideno disuelto ti' N-metilpirrolidona (NMP) bey aglutinante. Le relación juuch' (ka' le secado) u AM leti' CB leti' PVDF ti' le electrodos bin u 83 leti' 8,5 leti' 8,5. Utia'al u mentik le suspensiones, tuláakal le componentes le electrodo ku mezclaron ti' NMP yéetel juntúul agitador ultrasónico (UP200H ti', Hielscher Ultrasonics) ichil 2 min 200 W yéetel 24 kHz.
Baja conductividad eléctrica yéetel chaanbelil meyajo'ob iones litio a lo largo de le canales unidimensionales u LiFePO₄ u páajtal superar yo'osal le incorporación LiFePO₄ ti' jump'éel matriz conductora, je'ebix, negro buuts'. A medida ti' le partículas Buka'aj nanométrico yéetel le ka'ansaj partículas core-shell mejoran conductividad eléctrica, ma'alo'obtal dispersión ultrasónica yéetel le síntesis sonoquímica ti' le partículas core-shell permiten producir nanocompuestos superiores utia'al u aplicaciones baterías.

Dispersión fosfato hierro yéetel litio: Le nu'ukulil investigación Hagberg (Hagberg et ti' le., 2018) utilizó le método ultrasonido UP100H utia'al u procedimiento u electrodo positivo estructural ku consiste tu fibras u carbono recubiertas fosfato hierro yéetel litio (LFP). Le fibras carbono le remolques continuos yéetel autónomos u tuukulo'ob bey colectores sáasilo' yéetel proporcionarán rigidez kanáanil yéetel resistencia. Utia'al u jump'éel rendimiento óptimo, le fibras ku recubren individualmente, je'ebix, yo'osal deposición electroforética.
Probaron jejeláas bix u bisikuba'ob u peso mezclas compuestas tumen LFP, CB yéetel PVDF. Táan a mezclas ku recubrieron yéetel fibras carbono. Dado ti' le distribución ma' homogénea ti' le composiciones táankab recubrimiento je'el u páajtal u diferir ti' le composición ti' le leti'ob recubrimiento, ku meyajtiko'ob jump'éel agitación rigurosa tumen ultrasonidos utia'al u minimizar u jela'anil in.
Observaron ti' le partículas táan relativamente ma'alob dispersas tumen tuláakal le recubrimiento, ka u atribuye u búukinta'al tensioactivo (Triton X-100) yéetel le p'isibij ultrasonicación previa ti' le deposición electroforética.

Máak SEM u sección transversal yéetel nuxi' aumento fibras u carbono recubiertas u EPD. Le mezcla LFP, CB yéetel PVDF ku homogeneizó ultrasónicamente utilizando le ultrasonido UP100H. Aumentos: u) 0.8kx, b) 0.8kx, c) 1.5kx, Mulix) 30kx.
(Xook yéetel wíimbala': ©Hagberg et ti' le., 2018).

Dispersión u LiNi_0.5Mn_1.5O₄ Xooko'obo' le cátodo compuesto:
Vidal et ti' le. (2013) investigaron u influencia le wook procesamiento, bey le sonicación, le presión yéetel le composición le xooko'obo' utia'al u LiNi_0.5Mn_1.5O₄cátodos compuestos.
Electrodos compuestos positivos yéetel LiNi_0.5 Mn_1.5Espinela u O4 bey xooko'obo' activo, jump'éel mezcla grafito yéetel negro buuts' utia'al u ya'abtal le conductividad eléctrica ti' le electrodo yéetel fluoruro polivinilodeno (PVDF) wa jump'éel mezcla ti' PVDF yéetel chan cantidad teflón® (1 ti Chúumuk ti' peso) yo'osal in meentik le electrodo. U sido procesados yo'osal fundición ti' k'axnak' yóok'ol ju'un aluminio bey colector sáasilo' utilizando tu láaka rasqueta. Ku ts'o'okole', le mezclas componentes u sonicaron wa ma', yéetel le electrodos procesados u compactaron wa ma' yáanal jump'éel prensado ti' posterior ke'el. U ts'o'ok u ensayado ka'atúul formulaciones:
Formulación u (xma' teflón®): 78 ti Chúumuk ti' peso LiNi_0.5 Mn_1.5O4; 7,5 ti Chúumuk ti' peso negro buuts'; 2,5 ti Chúumuk ti' peso grafito; 12 ti Chúumuk ti' peso PVDF
Formulación B (yéetel teflón®): 78 ti Chúumuk ti' peso LiNi0_0.5Mn_1.5O4; 7.5 ti Chúumuk ti' peso negro buuts'; 2,5 ti Chúumuk ti' peso grafito; 11 ti Chúumuk ti' peso PVDF; 1 ti Chúumuk ti' peso teflón®
Ichil je'el, le componentes ku mezclaron yéetel dispersaron ti' N-metilpirrolidinona (NMP). LiNi_0.5 Mn_1.5Le espinela O4 (2 g) yéetel ya'ab componentes ti' le porcentajes mencionados Sáam establecidos ku dispersó 11 ml NMP. Ichil yaan particulares, le mezcla ku sonicó ichil 25 minutos ka ts'o'okole' ku agitó u temperatura ambiente ti' 48 h. Tu láak'o'ob, le mezcla ku limitó bok'ik u temperatura ambiente ti' 48 h, es decir mina'an mix jump'éel sonicación. Le Ts'a'akal sonicación promueve jump'éel dispersión homogénea u componentes le electrodo yéetel le electrodo LNMS obtenido ti' jump'éel bey asab xan.
U tu beetajo'ob ya'abkach yéetel estudiaron electrodos compuestos u ka'anal peso, tak 17 mg leti' cm2, bey electrodos positivos utia'al u baterías iones litio. Le adición teflón® yéetel le ka'anatako'ob u Ts'a'akal sonicación ts'aik kúuchil u electrodos uniformes ku adhieren uts u le ju'un aluminio. Je'el parámetros contribuyen u ma'alo'obkíinsiko'ob u drenada altas tasas (5C) Buka'aj u ba'al. Le compactación adicional ti' le conjuntos electrodo leti' aluminio mejora notablemente le k'iinil velocidad le electrodos. Yaan jump'éel tasa 5C, lu'umo'oba' notables retenciones Buka'aj u ba'al ichil le 80 ti chúumuk yéetel le 90 ti chúumuk utia'al electrodos yéetel pesos ti' le rango 3-17 mg leti' cm², yéetel teflón® ti' u formulación, preparado paach u sonicación le mezclas u componentes ka compactado u bey u 2 toneladas leti' cm².
Ti' resumen, le electrodos yaan jump'éel 1 ti Chúumuk ti' peso teflón® ti' u formulación, u mezclas componentes sometidas jump'éel Ts'a'akal sonicación, compactados 2 toneladas leti' cm2 yéetel pesos ti' le rango 2,7-17 mg leti' cm2 mostraron jump'éel notable Buka'aj u ba'al u tasa. Páajtal yéetel le ka'anal sáasilo' u 5C, le Buka'aj u ba'al u descarga normalizada táan ichil le 80 ti chúumuk yéetel le 90 ti chúumuk utia'al tuláakal le electrodos. (cf. Vidal et ti' le., 2013).

Dispersores ultrasónicos u ka'anal rendimiento utia'al u producción baterías

Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica yéetel distribuye nu'ukulo'ob ultrasónicos u ka'anal potencia yéetel ka'anal rendimiento, u utilizan utia'al u procesar materiales cátodos, ánodos yéetel electrolitos uti'al u ti' baterías iones litio (LIB), baterías iones sodio (NIB) yéetel uláak' celdas baterías. Le kaambalilo'ob ultrasónicos u Hielscher u utilizan utia'al u sintetizar nanocompuestos, funcionalizar nanopartículas yéetel ku dispersar nanomateriales ti' suspensiones homogéneas yéetel estables.
Yéetel juntúul gama yik'áalil ku bino'ob tak le laboratorio tak le procesadores ultrasónicos ti' escala industrial, Hielscher leti' le líder k'íiwiko' dispersores ultrasónicos u ka'anal rendimiento. Meyaj tak ku asab ti' 30 ja'ab ti' le jach yáax le síntesis nanomateriales yéetel le reducción Buka'aj, Hielscher Ultrasonics yaan jump'éel amplia yaan ti' le procesamiento ultrasónico ti' nanopartículas yéetel k'u'ubul le procesadores ultrasónicos asab potentes ka fiables u k'íiwiko'. Le ingeniería alemana ku ma'alo'obtal u yéetel juntúul calidad robusta.
Le ma'alo'obtal avanzada, le ka'anal rendimiento yéetel le sofisticado software sutikubáo'ob le ultrasonidos u Hielscher ti' tsíimino'ob u batalla fiables ti' u tuukula' fabricación electrodos. Tuláakal le kaambalilo'ob ultrasónicos u najil ti' le sede tu'ux u Teltow (Alemania), someten u pruebas calidad yéetel robustez yéetel ku yaantalo'ob tak Alemania le yóok'ol kaaba'.
Le sofisticado hardware yéetel le software na'at ti' le ultrasonidos Hielscher u diseñados utia'al u garantizar jump'éel funcionamiento fiable, resultados reproducibles yéetel facilidad búukinta'al. Le ultrasonidos Hielscher ku robustos yéetel u rendimiento constante, ba'ax ku cha'antik instalar le ti' entornos exigentes yéetel utilizar le ti' condiciones meyaj aal. U páajtal tsáabaltio'ob áantaj uchik le ajustes operativos yéetel marcar le ti' jump'éel menú intuitivo, le tu u páajtal tsáabaltio'ob áantaj ti' jump'éel pantalla táctil digital te' boonil yéetel jump'éel kanik remoto ti' le navegador. Tune', tuláakal le condiciones procesamiento, bey le energía neta, energía total, le amplitud, le, le presión yéetel le temperatura, ku registran automáticamente ti' jump'éel tarjeta SD incorporada. Le je'ela' ti' Cha' xíixtik, ka comparar series u sonicación máako'ob síinajo'obo' ka optimizar le síntesis, funcionalización yéetel dispersión nanomateriales yéetel materiales compuestos yéetel le wóolis eficiencia.
Le kaambalilo'ob ultrasónicos u Hielscher u utilizan way yóok'ol kaabe' utia'al u síntesis sonoquímica u nanomateriales yéetel u demostrado u fiables utia'al u dispersión nanopartículas ti' suspensiones coloidales u estables. Le ultrasonidos industriales ti' Hielscher páajtal meyaj yaanal bix u continua u altas amplitudes yéetel beta'aniko'ob utia'al meyaj le 24 horas k'iin, 7 k'iin ti' le k'iino'ob. Amplitudes tak 200 μm ku páajtal generar uchik bix continua yéetel sonotrodos estándar (sondas ultrasónicas leti' bocinas). Utia'al amplitudes láayli' mayores, yaan disponibles sonotrodos ultrasónicos u personalizados.
Le procesadores ultrasónicos ti' Hielscher utia'al u síntesis sonoquímica, le funcionalización, le nanoestructuración yéetel le desaglomeración ts'o'ok u instalados way yóok'ol kaabe' u escala comercial. Búukint u ti' máax ku To'one' bejla'e' utia'al u t'aan yóok'ol le paso ti' u tuukula' yéetel nanomateriales utia'al u fabricación baterías. K experimentado máaxo'ob yéetel encantado u ts'aiko'on a wojeltik yóok'ol ya'ala'al máaxo'ob máano'ob superiores dispersión, le kaambalilo'ob ultrasónicos u ka'anal rendimiento yéetel le tojol.
Yéetel u ventaja le ultrasonicación, u avanzada producción electrodos yéetel electrolitos destacará tumen u eficiencia, simplicidad yéetel yáanal chilajen comparación yéetel uláak' fabricantes electrodos.

Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento aproximada u k ultrasonidos: