شق الأولية محاكاة مجال تدفق ليثيوم أيون بطارية معجون الطلاء

الخلاصة: تتميز حزم بطارية ليثيوم أيون بخصائص اللزوجة الكبيرة ، والطلاء السميك ، والركيزة الرقيقة ، ومتطلبات الدقة العالية ، وتستخدم تقنية طلاء القذف على نطاق واسع حاليًا ، ويتم استخدام تحليل العناصر المحدودة باستخدام التجارب وديناميكيات السوائل. الطريقة تم تحليل حقل التدفق الأولي لملاط أنود بطارية ليثيوم أيون على ركيزة رقائق النحاس ، حيث أظهرت النتائج أن سماكة طبقة المحاكاة متناسقة مع النتائج التجريبية ، مما يدل على أن نموذج الحساب يمكن الاعتماد عليه عندما تكون سرعة مدخل الملاط عند 0.035 م / ث ، يمكن تجديد الملاط الذي يتم إزالته بواسطة الركيزة في منطقة حقل التدفق الخارجي في الوقت المناسب ، ويمكن تثبيت كل من قناة التدفق العلوي وقناة التدفق السفلية في أقصر وقت ، وهذا هو نطاق التشغيل الأمثل للطلاء.

القطب عملية قطعة إنتاج هي الأساس لعملية لإنتاج بطارية ليثيوم أيون، والدقة المطلوبة من الجهاز، ومستوى الذكاء، وموثوقية عالية جدا الأداء، وما شابه ذلك. وفي الوقت الحاضر، وقد اعتمدت صناعة بطارية ليثيوم أيون عموما طلاء قذف شق طلاء شق التكنولوجيا المتقدمة وتقنيات الطلاء قبل المقننة، في رأسه قذف يموت تتشكل كل من طلاء السائل على الركيزة، وذلك لإعطاء معدل التغذية، عرض طلاء، سرعة الإنترنت ، يمكنك تقدير أكثر دقة كمية من الطلاء تطبيقها، بصرف النظر عن خصائص الانسيابية الطين السائل، ولكن العملية الفعلية، والتوحيد، والاستقرار، وتأثير السطح حافة السائل طلاء من تدفق السائل طلاء آثار خصائص مختلفة، والتي تحدد بشكل مباشر على جودة طلاء ليثيوم أيون قطب البطارية عملية قطعة طلاء خصائصها: بالتتابع المغلفة من جانب واحد، سميكة الرطب الطين طلاء، عموما 100 ~ 300μm، القطب قطعة. طلاء عالية الدقة، سمك مواد الطلاء هو 6 ~ 30 ميكرون رقائق الألومنيوم أو النحاس احباط لورقة الليثيوم القطب خصائص بطارية ايون المغلفة ذكرت دراسات أخرى شميت صغير نسبيا بطارية ليثيوم أيون القطب السالب معجون قذف. عملية طلاء أثناء الطلاء الاستقرار، فقد وجد عملية مستمرة متقطعة الطلاء والطلاء سميكة ظاهرة طلاء الحافة، وتأثير المعلمات العملية على الجانب سميكة من هذه الظاهرة. وفي وقت لاحق، وأنها أنشأت أيضا مجموعة من الأجهزة التجريبية، وقذف متقطعة من صيغة تم قياس انخفاض ضغط السائل السائل خلال عملية الطلاء وتم دراسة العلاقة بين انخفاض ضغط السائل والسمك الرطب للطلاء.

في هذه الورقة ، بطارية ليثيوم أيون الطاقة الجرافيت سلبي القطب الطين ككائن بحث ، تحليل الجودة الأساسية لإنتاج قطعة قطب سلبي ، ومراقبة طلاء في بداية شكل الفيلم ، في حين أن استخدام ديناميكيات السوائل البرمجيات بطلاقة طلاء بطارية ليثيوم أيون الطين في وقت مبكر يخضع حقل التدفق لمحاكاة العناصر المحدودة لتحليل تدفق الملاط من وقت بدء الطلاء إلى وقت تثبيت الطلاء ، وبالتالي مراقبة حالة طلاء الملاط بشكل مرئي ، ودراسة العوامل المؤثرة لاستقرار الطلاء ، وتوفير أساس نظري لتحسين عملية الطلاء. الدعم.

1 الطريقة التجريبية ونموذج العناصر المحدودة

1.1 الطرق التجريبية

أقوم بإعداد نيسان 20000 آه بطارية ليثيوم أيون نموذج خط الانتاج يرصد سلبي الكهربائي الطين G45-100-2D-DZ نوع خلاط خلاط فراغ، وحجم فعال من 100L يرصد القطب السالب المغطى نوع M12-650B-4C-DZ فتحة يموت المغطى. الجنود المغلفة نظام التغذية باستخدام 2NBL20F الله المسمار نوع. تجويف دائري باستخدام قسم من طلاء يموت فتحة واحدة، ويموت العلوي، 0.55mm القماش السميك شق منصات، بعد الانتهاء من انخفاض التجمع يموت يتم وضعها على طاولة الأفقي، وذلك باستخدام المجهر VHX 1000 أبعاد فتحة التصوير قياس بصري KEYENCE وترد (B)، متوسط ​​شق "في FIG 1 (أ) '، النتائج هو مبين في الشكل 1 حجم w (543.5 ± 7.5) .m ، الحجم المتوسط ​​للشق صغير ، والجانبان أكبر قليلاً ، ويمكن لهذا التوزيع الشق الحصول على طلاء موحد.

كان الجرافيت، وكيل موصل، كاربوكسيميثيل الصوديوم السليلوز (CMC) مطاط صناعي المطاط (SBR)، والماء المقطر المختلط وأثار لإعداد بطارية ليثيوم أيون معجون القطب السالب، وبلغ حجم التداول دفعة الطين من 68L كل ومحتوى المواد الصلبة من 52.0٪، كثافة الطين (1 450 ± 22) كغ / M3. مادة طلاء بسمك رقائق النحاس من 10 ميكرون، وكثافة المساحي من 8.9 ملغ / CM2. بدأ قبل الطلاء، فتح المسمار تغذية أولا، كتلة يموت فتحة منفذ، رئيس صمام إلى فتح يموت، الطين المتداولة في 20min يموت، لضمان أن يتم ملء تجويف يموت مع السوائل. FIG 2 (أ) نسخة التخطيطي الاستقرار طلاء بعد صب مجال تدفق بين الرأس والركيزة، تتضمن المعلمات الرئيسية فجوة طلاء H ، حجم الشق w ، سرعة الطلاء v ، تدفق التغذية Q ، سمك الطبقة المبللة h ، وعرض الطلاء B. في هذه التجربة: H = 0.20mm ، w = 0.55 mm ، L = 0.275 مم، B = 250 ملم، ت = 0.15 م / ث، Q = 4.8 × 10- 4M3 / ثانية. عندما طلاء سطح وB سطح سيكون طوله حوالي 500 م حجم حصاد قطعة القطب، وكدفعة بعد ذلك ، قم بقطع رأس القطعة وذيلها ، واتخاذ قطعة قطرية دائرية بقطر d = 60 ملم ، وقم بقياس عينة الكتلة M ، وحساب الكثافة السطحية للطلاء وفقًا للصيغة (1).

(1)

حيث: Scoat هي الكثافة المساحية للطلاء ؛ Scopper هو الكثافة المساحية لرقائق النحاس الركيزة.

1.2 نموذج العناصر المحدودة

باستخدام ديناميات السوائل برنامج العناصر المحددة Fluent6.3.26 الميداني بين تدفق رأس قذف يموت وتدفق محاكاة دولة طلاء الأسطوانة، وتدفق الحقل طلاء في FIG 2 (أ) هو مبين في الشكل. قذف الداخلي الشقوق يموت ، يتم احتساب المنطقة حساب المنطقة الخارجية بين منفذ فتحة والمنطقة الركيزة 2، كما هو مبين في الشكل 2 (ب)، ونموذج ثنائي الأبعاد للطائرة، يتم تعيين مدخل لتسريع مدخل نطاق الحسابية، يتم تعيين منفذ الضغط عند مخرج، وبا 101325، يتم تعيين قيمة الضغط الركيزة لتحريك الحدود، أي أن تتحرك بسرعة لآخر حدود السرعة طلاء الخامس، ثابتة يموت الخارجية حالة جدار الحدود وضع الربط حقل حساب في FIG 2 (ج)، الشبكة متوسط ​​الحجم هو 0.01mm.

يتم تطبيق مجال تدفق دولة في الهواء وينضغط على مرحلتين عملية تدفق متقلب الطين، لا تعتبر عملية نقل الحرارة. VOF نموذج أثر استخدام الخطوط المتدفقة واجهة الطين '7'، ويرجع ذلك إلى اختلافات كبيرة في الطين اللزوجة والهواء، حدد CICSAM تفترض تقنيات التقاط الشاشة التي زاوية الاتصال الثابتة واحباط قاعدة النحاس سلبي الطين القطب 50 درجة، وزاوية الاتصال من الجدار الخارجي للالنتوء يموت و60 درجة. الأولي الطين السائل الوقت شغل فتحة قذف يموت "في FIG. 2 ( ب) في وسط السطح 1 "، ولكن لا يوجد انسكاب خارج الشق. بعد حساب مجال تدفق الطلاء ، يتدفق الطين من الشق بسرعة ثابتة.

2 النتائج والمناقشة

2.1 النتائج التجريبية

FIG 3 هو كثافة السطح المطلي من السلبية ورقة القطب ألف وطلاء السطح AB على جانبي كل توزيع الدفعة المنتجة، A مستوى كثافة المعطف الخفيف (9.67 ± 0.067) ملغم / CM2، AB كثافة المساحي للطلاء على كلا الجانبين (19.32 ± 0.084) ملغم / سم 2 ، كمية طلاء قطعة القطب موحدة وتفي بمتطلبات جودة قطعة القطب ، مما يدل على أن عملية الطلاء مستقرة وموثوقة.

FIG 4 هو قطعة القطب المغلفة مرحلة أولية طلاء التشكل، وقطعة القطب هو في 0CM موضع بداية التطبيق، وتطبيق وقت البدء، لا يتم تشكيل تغذية الطين امدادات مستقرة، وتدفق الطين من الشق يموت، والقطب العلوي قطعة طبقة طلاء متقطعة شكلت، بالنسبة للطلاء، وتوفير الطين لتصبح مستقرة، والطلاء على اتصال مستمر مع بعضها البعض، ويقلل تدريجيا المناطق غير المصقول. 90CM في قطعة قطب لتشكيل طلاء مستقر على قطعة القطب. وكانت سرعة طلاء 0.15 متر / ثانية، من طلاء تبدأ في الاستقرار طلاء استغرق الأمر ما مجموعه 6 ق عملية تضم مرحلتين: (1) تشكيل الطين في حالة مستقرة من قناة تدفق الطين وقذف تجويف يموت، والشق شكلت متنفسا الطين مستقرة تدفق سرعة، أي، تدفق مستمر خلال قذف يموت مجال تدفق داخلي، (2) شق الطين تدفق يموت، والتفاعل مع الركيزة، والطين ويرجع ذلك إلى قوة لزجة ولدت تتحرك الركيزة، تنتشر على سطح الركيزة، وتشكيل طلاء مستقر النهائي، وقذف يموت تدفق أي ثابت الحقل عملية التدفق.

2.2 تحليل أولي لحقل التدفق

عملية تدفق الحقل شق الطين تدفق، من خلال التأثير المتبادل للقوة، بما في ذلك القوة بسبب السائل اللزج داخل القاعدة النقالة ولدت، سطح قوة السوائل، وتدفقات السوائل من قذف تأثير يموت على تباطؤ الحركة الركيزة قوات بالقصور الذاتي التي شكلها السائل العملية تخضع لخطورة عملية طلاء الفعلية، وγ معدل القص من قبل (2) تقدير الصيغة:

2.3 نتائج المحاكاة

اللزوجة محاكاة باستخدام نموذج تدفق الصفحي، تولت المحاكاة التي القطب السالب لا يغير اللزوجة من الطين، والقطب السالب المعلمات الطين المواد المستخدمة، هندسة يموت والمعلمات عملية في الجدول رقم 1، حيث الطين مدخل سرعة اختيار 0.030، 0.035 و 0.050 م / ث ثلاث قيم لدراسة تأثير المعلمات العملية على نتائج الطلاء.

5، 6، 7 هي سرعة مدخل من 0.030، وحالة تدفق بعد بدء التطبيق يتم تطبيق مجال تدفق لتحقيق الاستقرار في الطين في لحظات مختلفة. 0.035 ومجال تدفق مستقر 0.050m / ثانية، ومنفذ الطين محور س حجم الاتجاه جزء (VOF) التوزيع هو مبين في الشكل 8، وVOF VOF وسمك = 1.0 - 0.6 = 0.5 عند طلاء واضح من الشكل 8، فإن النتائج هو مبين في الجدول 2، في حين أن مختلف الظروف الميدانية سرعة تدفق رينولدز يتم سرد الرقم Re ، وهو وقت تثبيت حقل التدفق t في الجدول 2. في ممارسة الإنتاج هذه ، يكون معدل تدفق الطين Q هو 4.8 × 10 - 4m3 / s ، والعرض B للشق والطلاء 0.25m ، وتدفق الفاصل الفعلي للملاط السرعة U = Q / (Bw) هي 0.035m / s ، ويمكن حساب سماكة الرطب h للغطاء وفقاً للمعادلة (5):

عندما مدخل سرعة 0.035m / ثانية، وتحسب من وقت البدء لتحقيق الاستقرار في مجال تدفق إلى أدنى حد ممكن، كما 37.54 مللي، التجربة للمرة المطلوبة لتشكيل طلاء موحد من 6 ق (FIG 4)، هو أكبر بكثير من محاكاة وقت تصفية مجال تدفق وذلك لأن طلاء الفعلي، ومرحلة الاستقرار التي تضم حقل ثابت التدفق ويموت في مجال ثابتة يموت تدفق، ولكن عملية الاستقرار الحقل الحالي للحساب تدفق محاكاة الرئيسي، سواء لزيادة أو تقليل سرعة مدخل، وتدفق الطلاء وزاد وقت تسوية الحقل ، وعندما تكون سرعة الدخول 0.030 م / ث ، فإن وقت تسديد حقل التدفق يبلغ 48.75 م.س عندما تكون سرعة المدخل 0.050 م / ث ، فإن وقت استقرارية التدفق هو 63.46 م.س.

مدخل سرعة 0.030m / ثانية، و 10 مللي ثانية بعد تطبيق بدايتها، وتدفق الطين لسد فتحة "في FIG 5 (أ)، في حين تتحرك الركيزة الأمام على طول المحور الصادي بين الموت والركيزة، قوة اللزجة التي تولدها حركة الطين لمتابعة الركيزة، والركيزة منذ حركة الطين مجرور لا يمكن تجديدها في الوقت المناسب، وكمية كبيرة من الهواء المشاركين في طلاء "في FIG 5 (ب)، وامتص الهواء في YL الطين النهائي يتشكل الطلاء الموضح في الشكل 5 (ج) على المادة وتشابه مورفولوجيتها مع الغلاف الموضح في الشكل 4. مع استمرار عرض الملاط ، يكون مجال التدفق (y> 0) في حقل التدفق ثابتًا بشكل أساسي ، وحقل التدفق منطقة قناة Downstream (y<0)也由复杂状态逐步趋于稳定, 如图5(d)所示, 最后形成比较稳定的涂布流场[图5(e)].

مدخل سرعة 0.035m / ثانية، يتم تعبئة الطين بين الموت والركيزة بعد في المنطقة من FIG. 6 (أ) '، قاعدة الطين مجرور كافية لتجديد الوقت المناسب طلاء لن تشارك في عدد كبير من تدفق الهواء الحقل قناة المصب بسرعة تصل إلى حالة مستقرة "من FIG 6 (ب) '، التي تتدفق تحت تدخل الجاذبية قناة مجال تدفق سوف تنتج حالة غير مستقرة" من FIG 6 (ب)، و (C)، ولكن كما طلاء القماش قناة upflow مستمر بسرعة تصل إلى حالة مستقرة "من FIG 6 (د) و (E). لذلك، في هذه الحالة، ومجال تدفق يطبق هو زمن الاستقرار القصير، وهذه العملية طلاء هو أفضل نطاق التشغيل.

مدخل سرعة 0.050m الصورة، وإمدادات كفاية / الطين، دون إشراك كمية كبيرة من مجال تدفق الهواء قناة المصب "في FIG 7 (أ) و (ب) '، مجال تدفق قناة المصب يمكن أن تصل بسرعة إلى حالة مستقرة" 7 (ب) ". ومع ذلك، لأن سرعة مدخل أكبر، وتشكيل طبقات سميكة نسبيا (الجدول 2)، والمنبع الحقل قناة تدفق يتأثر بسهولة عن طريق الجاذبية، فإنه يأخذ وقتا طويلا للوصول إلى مستقر" في FIG 7 (ج) "، وتشكيل طبقة الطلاء سميكة تؤدي الفجوة إلى انهيار سريع لحقل التدفق في قناة التدفق العلوي (الشكل 7 (d) ') ، والذي يستغرق وقتًا أطول ، حوالي 63.46 مللي ثانية ، ويصل مجال تدفق الطلاء إلى حالة ثابتة. الشكل 7 (e)'.

3 استنتاجات

من خلال التجارب المذكورة أعلاه ونتائج تحليل العناصر المحدودة ، يتم استخلاص الاستنتاجات التالية:

(1) قذف المغطى والمغلفة الكهربائي الطين السلبي على احباط النحاس بطارية ليثيوم أيون، A مستوى كثافة المعطف الخفيف (9.67 ± 0.067) ملغم / CM2، AB كثافة سطح كل السطوح للطلاء (19.32 ± 0.084 ) ملغ / سم 2 ، كمية طلاء قطعة القطب موحدة ، عملية طلاء مستقرة وموثوقة.

(2) باستخدام برنامج العناصر المحددة يجيد ديناميات السوائل محاكاة الحقل حالة تدفق تدفق الطين طلاء، وسمك الطلاء بما يتفق مع النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها عن طريق المحاكاة وصفها نموذج حساب موثوق بها.

(3) كانت محاكاة سرعة مدخل 0.030، 0.035 و0.050m / ثانية عندما يتم تطبيق الحالة الأولية للمجال تدفق، وعندما سرعة مدخل 0.030 م / ث، والوقت لبداية الطين زودت الطين مجرور الحركة الركيزة ، وانخفاض كمية خط الجوية تشارك في مناطق من الطلاء، مما أدى إلى حالة السوائل في المجمع قناة المصب، ومجال تدفق طلاء يستغرق وقتا أطول لتحقيق الاستقرار. عندما تكون سرعة المدخل هو 0.050m / ثانية، ما يكفي من إمدادات الطين، وقناة المصب يمكن أن يكون وصول إلى الاستقرار، ولكن منذ سمك الطلاء من عداء العلوي، ويستغرق وقتا طويلا للوصول إلى حالة مستقرة. عندما سرعة مدخل 0.035 م / ث، يتم تطبيق مجال تدفق بسرعة تصل إلى حالة مستقرة، أقصر وقت، والذي هو أفضل عملية الطلاء نطاق التشغيل.