較近鋰電池導電炭黑超聲波分散技術

導電炭黑超聲波攪拌：目前，超聲波基于瞬時聲空化效應用于微尺寸的攪拌。這種效應需要在相當高的超聲強度下產生，并伴隨著微氣泡的大量形成和生長。當氣泡尺寸達到一定的臨界值時，氣泡生長速度迅速增加，然后立即破裂，形成沖擊波分散聚合物，導致局部高溫高壓（局部壓力可達到數千個大氣壓）。

超聲波攪拌的另一個過程是液體的宏觀流動。以發生器為中心的空化氣泡濃度逐漸降低，氣泡擴散到低濃度區域，驅動液體流動，流動速度高達2m/s。在沒有額外設備的情況下，額外設備的情況下提供足夠的攪拌效果。

相對較低的超聲波頻率有利于漿液的制備。通常，在較低的輸入能量條件下，超聲波攪拌可以達到與基于流體力學技術的攪拌相同的效果。超聲波技術與球磨和添加表面活性劑的超聲波攪拌特別有利于漿液的制備。

超聲波攪拌技術的特點表明，在低溶劑含量條件下，漿料顆?？梢跃鶆蚍稚?，這種高固體含量技術也更節能。就鋰離子電池漿而言，高固體含量也是有益的，因為低固體含量的漿料更容易沉降，導致活物質、導電劑和粘合劑分布不均勻，在極片干燥過程中沿極片厚度孔分布不均勻。漿液固體沉降到底部，集中在集流體附近，這也限制了該區域鋰離子的傳輸。

有三種常見的超聲分散方法：

普通超聲清洗機分散

細胞粉碎超聲分散

管道超聲分散

超聲效果好，但有效超聲面積小，時間長。

整個管道中的液體可同時得到超聲波，超聲效果好，分散速度很快，一般5分鐘就能得到更好的分散效果。

實驗驗證：管道超聲分散效果（功率）1KW，頻率20KHz）

1、導電炭黑電池漿分散

電池材料系統：LMO/Graphite；LMO Tap density: 1.88；Particle size D10-6.2,D50-10.5,D90-15.7；Specific su ce area: 0.23

結果分析：

圖3. 漿料經過斷面，無超聲分散正極(a,b)、表面(c,d)SEM圖；超聲后電極表面更均勻。

圖4. 漿料經過斷面，無超聲分散負極(a,b)、表面(c,d)SEM圖片；很明顯，超聲電極表面更平整。

2、納米材料的分散

圖5.導入超聲波的納米材料的效果(a)團聚狀態，(b)均勻分散。

超聲波攪拌技術應用較少，仍處于研發階段。需要注意的問題是，化學反應可能發生在高強度超聲波的作用下。特別是在水基漿中，超聲波是否會產生H，OH，O和HO2當鋰離子電池漿超聲波分散時，聚合物粘合劑分子鏈是否斷裂，粘合劑是否與活性物質和導電顆粒反應。常用的鋰離子電池漿粘合劑甲基纖維素鈉、聚丙烯酸和聚乙烯醇在超聲波作用下容易發生聚合反應，聚合物粘合劑分子鏈長度是控制電極形狀特征的重要參數，可以保持電極結合強度，消除電化學過程中活性物質體積變化的影響。此外，與其他兩種方法相比，超聲波分散的分散時間非常短。實驗室分散Latex顆粒結果表明，5min之后，粒度可以降低到6um非常適合實驗室涂裝前的超聲工藝。

超聲波除了增加導電炭黑電池漿的均勻性、細化和分散性外，還應用于以下領域：

用于塑料擠出機或注塑機，效果好；

制備生物柴油可促進脂交換反應，顯著降低副產品，降低下游材料加工分離、氣化等工藝壓力，提高材料使用效率；

超聲陳化酒，加快高效標準；

加速動植物體內有效醫療保健成分的提取，比清洗槽式超聲提取方法有更好的提取效果(這也是超聲提取中藥方法)；

在木塑行業，對去除蛋白質、果膠、低聚糖、果膠、低聚糖有很好的效果。