बैटरी टैब इन्सुलेशन कोटिंग के लिए अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण छिड़काव का उपयोग कैसे किया जाता है?

जब बैटरी टैब इंसुलेशन कोटिंग के लिए अल्ट्रासोनिक एटमाइजेशन छिड़काव का उपयोग किया जाता है, तो यह पहले उपयुक्त इंसुलेटिंग सामग्री का मिलान और पूर्व उपचार करता है, फिर एक सटीक परमाणुकरण और जमाव प्रक्रिया के माध्यम से एक फिल्म बनाता है। पैरामीटर नियंत्रण कोटिंग की गुणवत्ता भी सुनिश्चित कर सकता है, जिससे यह बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त हो जाता है। विशिष्ट प्रक्रिया और विवरण इस प्रकार हैं:

**प्रारंभिक सामग्री की तैयारी और अनुकूलन:** बैटरी टैब ज्यादातर एल्यूमीनियम या तांबे से बने होते हैं, जिसके लिए इलेक्ट्रोलाइट संक्षारण प्रतिरोधी इन्सुलेट सामग्री के चयन की आवश्यकता होती है। आमतौर पर पीवीडीएफ (पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड) और पीटीएफई (पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन) जैसे पॉलिमर घोल का उपयोग किया जाता है। टैब के इलेक्ट्रोलाइट क्षरण को रोकने के लिए बाइंडरों और अकार्बनिक इन्सुलेट सामग्री युक्त मिश्रित घोल का भी उपयोग किया जा सकता है।
**बाद में घोल का पूर्व उपचार:** सामग्री की चिपचिपाहट को अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण के लिए उपयुक्त सीमा तक समायोजित किया जाता है। अल्ट्रासोनिक फैलाव घोल में कणों के जमाव को समाप्त करता है, एक समान और स्थिर घोल सुनिश्चित करता है, परमाणुकरण सिर के बाद के अवरोध को रोकता है, और कोटिंग घनत्व की गारंटी देता है।

कोटिंग से पहले, इलेक्ट्रोड सतह को तेल, गड़गड़ाहट और अन्य अशुद्धियों को हटाने के लिए साफ किया जाना चाहिए ताकि कोटिंग और इलेक्ट्रोड के बीच आसंजन को प्रभावित करने और इन्सुलेशन विफलता के जोखिम को कम करने से रोका जा सके। इसके साथ ही, अल्ट्रासोनिक कोटिंग उपकरण को डीबग किया जाना चाहिए। इलेक्ट्रोड आयाम (जैसे चौड़ाई और मोटाई) और कोटिंग आवश्यकताओं के आधार पर, एक संक्षारण प्रतिरोधी एटमाइजिंग हेड का चयन किया जाता है, और एक स्वचालित तीन अक्ष गति प्रणाली या रोबोटिक बांह छिड़काव पथ को नियंत्रित करती है। छिड़काव की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए अल्ट्रासोनिक आवृत्ति, छिड़काव दर और सब्सट्रेट तापमान को कंप्यूटर पीएलसी प्रणाली के माध्यम से पूर्व निर्धारित किया जाता है।

 

परमाणुकरण और सटीक फिल्म जमाव: पूर्व-उपचारित इंसुलेटिंग घोल को पहले एक फीडिंग सिस्टम के माध्यम से अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण नोजल में डाला जाता है। नोजल के अंदर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्रांसड्यूसर उच्च आवृत्ति विद्युत सिग्नल उत्तेजना के तहत 10 {{3} 180 किलोहर्ट्ज़ की उच्च आवृत्ति यांत्रिक कंपन उत्पन्न करता है। यह कंपन ऊर्जा घोल की सतह पर स्थानांतरित हो जाती है, जिससे घोल सतह के तनाव पर काबू पा लेता है और 1 - 50μm की एकसमान सूक्ष्म बूंदों में टूट जाता है, जिससे एक परमाणु शंकु बनता है। फिर, नाइट्रोजन जैसी अक्रिय वाहक गैस द्वारा संचालित, इन सूक्ष्म बूंदों को सीधे बैटरी इलेक्ट्रोड के निर्दिष्ट क्षेत्र में ले जाया जाता है। यह गैर-संपर्क छिड़काव प्रक्रिया टैब को शारीरिक क्षति से बचाती है।

टैब की सतह पर बूंदें जमा होने के बाद, घोल में मौजूद विलायक को कम तापमान पर सुखाने के माध्यम से हटा दिया जाता है, जिससे एक पिनहोल मुक्त, अत्यधिक सघन इन्सुलेट कोटिंग बन जाती है। छिड़काव के दौरान, टैब इन्सुलेशन के लिए अति पतली कोटिंग आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, ±5% के भीतर कोटिंग मोटाई त्रुटि को नियंत्रित करने के लिए परमाणुकरण शक्ति और फ़ीड दर जैसे मापदंडों को समायोजित किया जा सकता है। इसके साथ ही, अल्ट्रासोनिक छिड़काव से 85%-95% की सामग्री उपयोग दर प्राप्त होती है, जिससे इन्सुलेशन सामग्री अपशिष्ट कम हो जाता है और उत्पादन लागत कम हो जाती है।

 

बड़े पैमाने पर बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए, विभिन्न विशिष्टताओं के टैब के बैच प्रसंस्करण को समायोजित करते हुए, व्यापक {2}चौड़ाई वाले छिड़काव को प्राप्त करने के लिए एक मल्टी{1}नोजल ऐरे डिज़ाइन का उपयोग किया जा सकता है। उपकरण 24{6}}घंटे लगातार छिड़काव का भी समर्थन करता है, और एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली के साथ, मैन्युअल हस्तक्षेप कम हो जाता है। यह बैटरी उद्योग में बड़े पैमाने पर विनिर्माण की जरूरतों को पूरा करते हुए, उत्पादन दक्षता में सुधार करते हुए बड़े पैमाने पर उत्पादन के दौरान प्रत्येक बैच में टैब कोटिंग की स्थिरता सुनिश्चित करता है।

 

अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण छिड़काव बैटरी टैब कोटिंग अनुप्रयोगों में मुख्य लाभ प्रदान करता है, जो बैटरी निर्माण की मुख्य मांगों (सुरक्षा, स्थिरता, लागत नियंत्रण और स्केलेबिलिटी) को संबोधित करता है। पारंपरिक छिड़काव (वायु छिड़काव, उच्च दबाव वायुहीन छिड़काव), डिप कोटिंग और अन्य प्रक्रियाओं की तुलना में, इसके फायदे अधिक प्रमुख हैं और आसानी से लागू होते हैं। विशिष्ट औद्योगिक परिदृश्यों और डेटा के आधार पर निम्नलिखित स्पष्टीकरण, इन लाभों को दर्शाता है:

I. सटीक और नियंत्रणीय कोटिंग की एकरूपता और मोटाई - "इन्सुलेशन विफलता" के मुख्य दर्द बिंदु का समाधान
बैटरी टैब (एल्यूमीनियम/तांबे की सामग्री, आमतौर पर 3-20 मिमी चौड़ी और 0.1-0.3 मिमी मोटी) के लिए इंसुलेटिंग कोटिंग्स की आवश्यकता होती है जो पिनहोल से मुक्त होती हैं, कोई छूटा हुआ क्षेत्र नहीं होता है, और समान रूप से मोटी होती हैं (आमतौर पर 5-50μm)। इसे प्राप्त करने में विफलता से टैब और इलेक्ट्रोलाइट के बीच क्षरण हो सकता है, या सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच शॉर्ट सर्किट हो सकता है, जिससे सुरक्षा खतरे पैदा हो सकते हैं।

अल्ट्रासोनिक छिड़काव के लाभ: समान परमाणुकृत कण आकार (1-50μm से सटीक रूप से नियंत्रित), टैब सतह पर बूंदों के जमा होने पर कोई "बूंद एकत्रीकरण" नहीं, और कोटिंग मोटाई त्रुटि ±5% से कम या उसके बराबर (पारंपरिक वायु छिड़काव के लिए ±15% -20% की तुलना में)। "सटीक स्थानीयकृत छिड़काव" का समर्थन करता है, जो केवल महत्वपूर्ण क्षेत्रों जैसे कि टैब के किनारों और वेल्डिंग क्षेत्रों पर कोटिंग की अनुमति देता है, टैब की प्रवाहकीय संपर्क सतहों (जैसे टैब और इलेक्ट्रोड शीट के बीच वेल्डिंग बिंदु) को कवर करने वाली कोटिंग से बचता है, जिससे बाद की लेजर नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

केस स्टडी: एक पावर बैटरी निर्माता ने एल्यूमीनियम टैब का उत्पादन करने के लिए पीवीडीएफ इंसुलेटिंग स्लरी स्प्रेइंग का उपयोग किया, जिसके लिए 15±2μm की कोटिंग मोटाई की आवश्यकता होती है। पारंपरिक वायु छिड़काव के परिणामस्वरूप बूंदों का आकार असमान हो गया, जिससे 30% टैब में "अत्यधिक पतलेपन के स्थानीयकृत क्षेत्र" प्रदर्शित हुए।<10μm)" or "localized areas of excessive thickness (>20μm)।" इलेक्ट्रोलाइट विसर्जन के 3 महीने के भीतर पतले क्षेत्र खराब हो गए। अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण छिड़काव पर स्विच करने के बाद, कोटिंग मोटाई की एकरूपता में 15±0.7μm तक सुधार हुआ, संक्षारण विफलता दर 0.5% से नीचे गिर गई, और बैटरी चक्र जीवन 1200 चक्र से बढ़कर 1500 चक्र हो गया।

 

द्वितीय. गैर {{1}संपर्क छिड़काव + कम -नुकसान फिल्म निर्माण - टैब संरचना की अखंडता की रक्षा करना

बैटरी टैब अपेक्षाकृत पतले होते हैं (विशेषकर पाउच बैटरी में, जहां मोटाई 0.08 मिमी तक कम हो सकती है)। पारंपरिक संपर्क कोटिंग विधियां (जैसे रोलर कोटिंग) या उच्च दबाव छिड़काव (वायु प्रवाह प्रभाव दबाव> 0.3 एमपीए) आसानी से टैब विरूपण और झुर्रियों का कारण बनती हैं, जिससे बाद में एनकैप्सुलेशन सीलिंग प्रभावित होती है। इसके अलावा, टैब की सतह पर खरोंच या इंडेंटेशन तनाव एकाग्रता बिंदु बन जाते हैं, जो संभावित रूप से बैटरी के विस्तार और चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान संकुचन के दौरान दरार का कारण बनते हैं।

अल्ट्रासोनिक छिड़काव के लाभ: परमाणुकरण प्रक्रिया अल्ट्रासोनिक कंपन (उच्च दबाव वायु प्रवाह प्रभाव के बिना) पर निर्भर करती है, और बूंद वितरण कम दबाव वाहक गैस (दबाव <0.05 एमपीए) का उपयोग करता है। टैब पर प्रभाव बल पारंपरिक वायु छिड़काव का केवल 1/10 है, जो टैब विरूपण से पूरी तरह से बचाता है।

छिड़काव की दूरी को लचीले ढंग से समायोजित किया जा सकता है (50-200 मिमी), जिससे टैब की सतह के साथ निकट संपर्क की आवश्यकता समाप्त हो जाती है और नोजल और टैब के बीच घर्षण और खरोंच का खतरा कम हो जाता है।

केस स्टडी: एक उपभोक्ता लिथियम बैटरी निर्माता, जो सॉफ्ट {0}पैक कॉपर टैब (0.1 मिमी मोटी) का उत्पादन करता है, ने पारंपरिक रोलर कोटिंग का उपयोग करते समय एनकैप्सुलेशन के बाद 8% टैब विरूपण दर और 3% रिसाव दर का अनुभव किया। अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण छिड़काव पर स्विच करने के बाद, टैब विरूपण दर 0.3% से नीचे गिर गई, रिसाव दर 0.1% के भीतर नियंत्रित हो गई, और टैब सतह खुरदरापन रा <0.2μm (एनकैप्सुलेशन चिपकने वाला बंधन के लिए आवश्यकताओं को पूरा करना)।

 

तृतीय. उच्च सामग्री उपयोग - कीमती धातुओं की लागत को कम करना/उच्च मूल्य पेस्ट बैटरी टैब इंसुलेटिंग कोटिंग्स आमतौर पर पीवीडीएफ और पीटीएफई जैसे पॉलिमर पेस्ट, या सिरेमिक पाउडर (जैसे एल्यूमिना) युक्त मिश्रित पेस्ट का उपयोग करते हैं। कुछ उच्च-स्तरीय अनुप्रयोगों में चांदी और निकल जैसी कीमती धातुओं वाले प्रवाहकीय इन्सुलेट मिश्रित पेस्ट का उपयोग किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री की लागत अधिक होती है (उदाहरण के लिए, पीवीडीएफ पेस्ट की लागत लगभग 500 आरएमबी/किलोग्राम होती है)।

अल्ट्रासोनिक छिड़काव के लाभ: दृढ़ता से दिशात्मक परमाणु बूंदें "उड़ती धुंध" को खत्म करती हैं, जिससे 85% -95% की सामग्री उपयोग दर प्राप्त होती है (पारंपरिक वायु छिड़काव के लिए केवल 30% -50% की तुलना में, वायु प्रवाह के कारण महत्वपूर्ण सामग्री बर्बाद होती है)।

फीडिंग गति (0.1-10 एमएल/मिनट) को पीएलसी सिस्टम के माध्यम से सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जो विभिन्न टैब चौड़ाई के लिए कोटिंग आवश्यकताओं को अनुकूलित करता है और "ओवर-कोटिंग" से बचता है।

केस स्टडी: एक पावर बैटरी कंपनी सालाना 10 गीगावॉट लिथियम बैटरी का उत्पादन करती है, जिसके लिए लगभग 200 मिलियन एल्यूमीनियम टैब की कोटिंग की आवश्यकता होती है। प्रत्येक टैब को 0.01 ग्राम इंसुलेटिंग घोल (सैद्धांतिक उपयोग) की आवश्यकता होती है। पारंपरिक वायु छिड़काव में प्रति यूनिट 0.02-0.03 ग्राम घोल की खपत होती है, जो सालाना 4-6 टन होता है, जिसकी लागत 2-3 मिलियन आरएमबी होती है। अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण छिड़काव पर स्विच करने के बाद, वास्तविक घोल की खपत केवल 0.011-0.013 ग्राम प्रति यूनिट है, जो कुल 2.2-2.6 टन सालाना है, जिससे लागत 1.1-1.3 मिलियन आरएमबी तक कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप लगभग 1 मिलियन आरएमबी की वार्षिक लागत बचत होती है।

 

चतुर्थ. कम -तापमान फिल्म निर्माण + मजबूत अनुकूलता - थर्मोसेंसिव/विशेष इन्सुलेशन सामग्री के लिए उपयुक्त
कुछ हाई-एंड बैटरी टैब को थर्मोसेंसिव इंसुलेटिंग सामग्री (जैसे कि इलास्टोमर्स युक्त पीवीडीएफ मिश्रित घोल, जिसका तापमान प्रतिरोध 80 डिग्री से कम या उसके बराबर होता है) या संक्षारक घोल (जैसे फ्लोरोपॉलीमर फैलाव) की आवश्यकता होती है। पारंपरिक थर्मल छिड़काव (100 डिग्री से ऊपर हीटिंग की आवश्यकता होती है) सामग्री के विघटन का कारण बन सकता है, और उच्च दबाव वाले छिड़काव में नोजल के घोल के क्षरण के कारण उपकरण विफलता का खतरा होता है।

अल्ट्रासोनिक छिड़काव के लाभ: अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण केवल कंपन के माध्यम से गर्मी उत्पन्न करता है, परमाणुकरण क्षेत्र का तापमान 50 डिग्री से कम या उसके बराबर होता है। यह गर्मी के प्रति संवेदनशील सामग्रियों की लोच और इन्सुलेशन गुणों को संरक्षित करता है, पॉलिमर श्रृंखला को टूटने से बचाता है।

 

नोजल संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री जैसे पीटीएफई, सिरेमिक और हेस्टेलॉय से बनाए जा सकते हैं, और फ्लोरीन या कमजोर एसिड और क्षार युक्त संक्षारक घोल के साथ संगत होते हैं, जिससे उपकरण संक्षारण का खतरा समाप्त हो जाता है।

केस स्टडी: एक सॉलिड स्टेट बैटरी कंपनी ने पॉलीएथेरेथरकीटोन (PEEK) (तापमान प्रतिरोध 70 डिग्री से कम या उसके बराबर) युक्त एक इलास्टिक इंसुलेटिंग घोल का उपयोग किया। पारंपरिक थर्मल छिड़काव के कारण घोल 120 डिग्री तक गर्म होने पर विघटित हो जाता है, जिससे कोटिंग इन्सुलेशन प्रतिरोध 10¹²Ω से घटकर 10⁸Ω हो जाता है। अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण छिड़काव (कमरे के तापमान पर फिल्म निर्माण) पर स्विच करने से कोटिंग इन्सुलेशन प्रतिरोध 10¹²Ω पर बना रहता है, और लोचदार मापांक टैब झुकने (1000 मोड़ के बाद कोई दरार नहीं) के लिए आवश्यकताओं को पूरा करता है।