خلاصه: باتری یون لیتیوم داشتن در طول ویسکوزیته پوشش دوغاب، ضخامت پوشش یک قطعه قطب بزرگ، بستر نازک است، و با دقت بالا، تکنیک های پوشش اسلات قالب به طور گسترده ای استفاده می شود و تجزیه و تحلیل تجربی با استفاده از دینامیک سیالات المان محدود. یک روش برای یک دوغاب الکترود منفی پوشش شکاف جریان اولیه باتری لیتیوم یون در بستر فویل مس، تجزیه و تحلیل شد و نتایج تجربی نشان می دهد که نتایج شبیه سازی ضخامت پوشش به دست آمده منطبق مدل محاسبه قابل اعتماد است. زمانی که سرعت ورودی دوغاب وقتی 0.035 m / s و تخلیه منطقه زمینه خمیر بستر است انجام دور به موقع پر، کانال بالادست و پایین دست کانال می توانید کوتاه ترین زمان ممکن تثبیت، این بهترین وسیعی از روند عملیات پوشش است.
فرایند تولید قطعه قطب پایه و اساس این فرایند را برای تولید یک باتری لیتیوم یون، دقت مورد نیاز از دستگاه، سطح هوش است، قابلیت اطمینان عملکرد بسیار بالا، و مانند آن است. در حال حاضر، صنعت باتری های لیتیوم یون به طور کلی به تصویب رسید پوشش اکستروژن شکاف پوشش تکنولوژی شکاف تکنیک پوشش پیش محفظه پیشرفته، به سر اکستروژن قالب همه تشکیل یک پوشش مایع بر روی بستر، برای نرخ تغذیه داده، عرض پوشش، سرعت وب است ، شما با دقت بیشتری می توانید برآورد مقدار پوشش اعمال شده، صرف نظر از دوغاب خواص رئولوژی سیال، اما روند واقعی، یکنواختی، ثبات، و اثر سطح لبه مایع پوشش توسط جریان مایع پوشش اثر ویژگی های مختلف، که به طور مستقیم کیفیت پوشش از لیتیوم یون باتری قطب فرآیند پوشش قطعه دارای ویژگی های خاص خود تعیین: پی در پی پوشش داده شده تنها طرفه؛ دوغاب پوشش ضخیم خیس، به طور کلی 100 ~ 300μm؛ قطعه قطب. پوشش دقت بالا. ضخامت مواد پوشش 6 ~ 30 میکرون فویل آلومینیوم و یا فویل مس برای یک ورق لیتیوم الکترود پوشش داده شده ویژگی های باتری یون است گزارش مطالعات دیگر اشمیت نسبتا کوچک لیتیوم یون باتری الکترود منفی رب اکستروژن. فرایند پوشش در طول پوشش ثبات، این یک فرایند مداوم متناوب پوشش و پوشش ضخیم پدیده لبه پوشش، و تاثیر پارامترهای فرآیند در سمت ضخامت این پدیده پیدا شد. پس از آن، آنها همچنین یک مجموعه ای از دستگاه تجربی، اکستروژن متناوب از فرمول افت فشار مایع مایع در طول فرایند پوشش و رابطه بین افت فشار مایع و ضخامت مرطوب پوشش بررسی شد.
با توجه لیتیوم یون باتری گرافیت دوغاب الکترود منفی به عنوان هدف پژوهش، تجزیه و تحلیل جرم اساسی که در آن تولید ورق الکترود منفی، مشاهده مورفولوژی قطب از برنامه زمان شروع، در حالی که باتری لیتیوم یون با استفاده از پوشش دوغاب نرم افزار اولیه دینامیک سیالات مسلط عوامل جریان زمینه شبیه سازی المان محدود، جریان فرآیند تجزیه و تحلیل از دوغاب از زمان شروع به پوشش لحظه پایدار اعمال شده به صورت بصری مشاهده وضعیت پوشش دوغاب، مطالعه حالت پایدار پوشش داده شده برای ارائه یک بهینه سازی نظری فرآیند پوشش پشتیبانی
1 روش تجربی و مدل عنصر محدود
1.1 روشهای تجربی
من راه اندازی نیسان 20000 آه باتری یون لیتیوم مدل خط تولید. دوغاب الکترود منفی ساخته شده است G45-100-2D-DZ نوع میکسر خلاء، حجم موثر 100L. الکترود منفی ساخته شده است کوتر نوع M12-650B-4C-DZ کوتر اسلات میرند. سربازان پوشش داده شده با استفاده از سیستم تغذیه 2NBL20F خدا پیچ نوع حفره دایره ای با استفاده از یک بخش از پوشش مرگ تنها حافظه، مرد بالا، 0.55mm ضخامت شکاف پد، پس از اتمام مونتاژ مرگ پایین است روی یک میز افقی قرار می گیرد، با استفاده از میکروسکوپ ابعاد تصویر برداری اندازه گیری نوری شکاف VHX-1000 KEYENCE نمایش داده می شود (B)، متوسط شکاف در شکل 1 (الف)، نتایج در شکل 1 نشان داده شده است W اندازه (7.5 ± 543.5) میکرومتر، کوچک اندازه متوسط حافظه، هر دو اندازه کمی بزرگتر، توزیع اندازه می تواند شکاف برای به دست آوردن پوشش یکنواخت.
گرافیت، عامل رسانا، سدیم کربوکسی متیل سلولز (CMC)، لاستیک استایرن بوتادین (SBR)، و آب مقطر مخلوط و هم زده برای آماده سازی یک باتری لیتیوم یون رب الکترود منفی بود، حجم دسته ای دوغاب 68L هر، محتوای ماده جامد از 52.0٪، چگالی دوغاب (1 ± 22 450) کیلوگرم / m3 است. مواد پوشش ضخامت فویل مس از 10 میکرومتر، یک تراکم از 8.9 میلی گرم / cm2 به است. آغاز شده قبل از پوشش، پیچ خوراک برای اولین بار باز، بلوک قالب اسلات خروجی، سر شیر به باز کردن قالب، دوغاب در گردش در 20min قالب، اطمینان حاصل شود که حفره قالب است که با یک مایع پر شده است. شکل 2 (a) یک نمای شماتیک از ثبات پوشش پس از قالب گیری میدان جریان بین سر و بستر، پارامترهای اصلی عبارتند از شکاف پوشش H، اندازه شکاف W، سرعت پوشش V، نرخ جریان خوراک Q، اعمال مرطوب ساعت ضخامت پوشش و عرض B. در این آزمایش: H = 0.20mm، W = 0.55 میلی متر، L = 0.275 میلی متر، B = 250 میلی متر، V = 0.15 m / s و Q = 4.8 × 10- 4m3 / s است. زمانی که پوشش یک سطح به سطح و B به طول حدود 500 متر حجم برداشت از قطعه قطب، و به عنوان دسته ای بار، شامل برش قطعه قطب، در نظر گرفتن قطر d = 60 میلی متر از نمونه قطعه قطب دایره، یک جرم نمونه اندازه گیری M، چگالی سطح پوشش با توجه به فرمول محاسبه (1).
(1)
وی گفت: Scoat تراکم سطح پوشش؛ Scopper فویل مس پایگاه به عنوان چگالی سطحی.
1.2 مدل عنصر محدود
با استفاده از دینامیک سیالات نرم افزار اجزاء محدود Fluent6.3.26 درست میان جریان خروجی از سر اکستروژن قالب و جریان شبیه سازی شده پوشش غلتک دولت، جریان درست پوشش در شکل 2 (الف) نشان داده شده است که در شکل اکستروژن داخلی شکاف قالب یک منطقه محاسبه، منطقه بیرونی بین پریز برق اسلات و منطقه بستر 2 محاسبه می شود همانطور که در شکل 2 (ب) نشان داده شده است، مدل دو بعدی از هواپیما، ورودی قرار است به سرعت ورودی دامنه محاسباتی، فشار خروجی در خروجی تنظیم شده است، مقدار فشار است 101،325 پا، بستر قرار است به حرکت در مرز، یعنی، سرعت در حال حرکت از دیگر سرعت پوشش مرزی V، ثابت می میرند خارجی شرط مرزی دیوار تنظیم امین درست محاسبه شده در شکل 2 (ج)، شبکه اندازه متوسط 0.01 میلی متر است.
میدان جریان دولت به هوا و دوغاب دو فاز فرآیند جریان ناپایدار تراکم ناپذیر اعمال می شود، می کند روند انتقال گرما در نظر نیست. VOF اثری مدل با استفاده از یک رابط دوغاب جریان آزاد '7'، با توجه به تفاوت های بزرگ در دوغاب ویسکوزیته و هوا، CICSAM را انتخاب کنید تکنیک های ضبط صفحه نمایش فرض کنیم که زاویه تماس با استاتیک و فویل مس پایه دوغاب الکترود منفی 50 درجه، زاویه تماس با دیوار بیرونی دای است شد 60 درجه. اولیه مایع دوغاب پر اسلات اکستروژن قالب 'در شکل 2 ( ب) در وسط سطح 1 '، اما در خارج از شکاف نشتی وجود ندارد. پس از محاسبه میدان جریان پوشش، دوغاب از یک شکاف در یک نرخ ثابت جریان می یابد.
2 نتیجه و بحث
2.1 نتایج تجربی
3-تراکم سطح پوشش داده شده از منفی ورق الکترود A و پوشش سطح AB در هر دو طرف از هر دسته تولید توزیع، سطح تراکم روکش است (0.067 ± 9.67) میلی گرم / cm2 به، AB تراکم پوشش در هر دو طرف (0.084 ± 19.3) میلی متر بر سانتی متر مربع، مقدار پوشش قطعه قطعه یکنواخت و مطابق با الزامات کیفیت قطب قطعه است که نشان می دهد که روند پوشش پایدار و قابل اعتماد است.
شکل 4 یک قطعه قطب پوشش داده شده یک مرحله اولیه مورفولوژی پوشش است، قطعه قطب است در 0cm برنامه موقعیت شروع، برنامه زمان شروع، تغذیه دوغاب است تامین پایدار تشکیل نشده است، دوغاب جریان از شکاف قالب، قطعه پل فوقانی لایه پوشش متناوب تشکیل، به عنوان برای پوشش کف، عرضه دوغاب به ثبات، پوشش به طور مداوم به یکدیگر متصل، به تدریج کاهش مناطق بدون پوشش است. 90CM در قطعه قطب به شکل یک پوشش پایدار بر روی قطعه قطب. سرعت پوشش 0.15 متر بود / s است، از پوشش شروع به ثبات پوشش آن را در زمان در مجموع 6 بازدید کنندگان با فرایند شامل دو مرحله است: (1) تشکیل دوغاب در یک حالت پایدار از مجرای جریان دوغاب و اکستروژن حفره می میرند، شکاف یک خروجی تشکیل دوغاب پایدار سرعت خروج، به عنوان مثال، جریان ثابت در طول اکستروژن میدان جریان داخلی خواهند مرد؛ بستر (2) یک شکاف دوغاب خروج می میرند، تعامل با بستر، دوغاب به علت نیروی چسبناک تولید در حال حرکت، گسترش در سطح بستر، تشکیل نهایی پوشش پایدار، قالب اکستروژن خروج به عنوان مثال ثابت درست فرایند جریان.
2.2 مقدماتی تحلیل میدان جریان
این فرایند جریان درست شکاف دوغاب خروج، توسط نفوذ متقابل از زور، از جمله نیروی ناشی از مایع چسبناک در داخل پایگاه های موبایل تولید شده، سطح نیروی سیال، جریان مایع از اکستروژن ضربه را بر روی کاهش سرعت در حال حرکت بستر مرگ نیروهای اینرسی تشکیل شده توسط مایع روند به گرانش فرآیند پوشش واقعی در معرض از γ سرعت برشی با استفاده از فرمول (2) برآورد:
2.3 نتایج شبیه سازی
شبیه سازی ویسکوزیته با استفاده از مدل جریان آرام، شبیه سازی فرض که این الکترود منفی ویسکوزیته دوغاب را تغییر دهید، یک الکترود منفی پارامترهای دوغاب مواد به کار، هندسه قالب و پارامترهای فرآیند در جدول 1، در جایی که دوغاب ورودی انتخاب سرعت 0.030، 0.035 و 0.050 سه مقیاس m / s برای مطالعه اثر پارامترهای فرایند بر روی نتایج پوشش داده شده است.
5، 6، 7 سرعت ورودی از 0.030، دولت جریان پس از شروع برنامه میدان جریان است به ثبات دوغاب در لحظات مختلف استفاده شود. 0.035 و میدان جریان پایدار 0.050m / s و، خروجی دوغاب محور x کسر حجمی جهت (VOF) توزیع نشان داده شده در شکل 8، به VOF VOF و ضخامت = 1.0 - 0.6 = 0.5 زمانی که پوشش از شکل 8، نتایج نشان داده شده در جدول 2 مشخص است، در حالی که شرایط مختلف میدان جریان سرعت رینولدز تعداد پاسخ، میدان جریان در زمان تثبیت تی در جدول 2. این تولید واقعی، نرخ جریان دوغاب Q × 10- 4m3 / S 4.8 بود و عرض B پوشش شکاف نشان داده شده است .25 متر، دوغاب واقعی شکاف خروج است سرعت U = Q / (BW)، محاسبه شده به عنوان 0.035m / S مرطوب ضخامت پوشش ساعت در نتیجه ممکن است با توجه به فرمول (5):
هنگامی که سرعت ورودی 0.035m / s است، محاسبه شده از زمان شروع به ایجاد ثبات در میدان جریان را به حداقل، به عنوان 37.54 MS، آزمایش برای زمان مورد نیاز یک پوشش یکنواخت 6 بازدید کنندگان به شکل (شکل 4)، بسیار بیشتر از شبیه سازی زمان ته نشینی در میدان جریان دلیل این است که پوشش واقعی، فاز تثبیت شامل یک میدان پایدار جریان و جان خود در این زمینه ثابت قالب خروج، اما این روند تثبیت زمینه در حال حاضر از محاسبات شبیه سازی خروج اصلی، که آیا برای افزایش یا کاهش سرعت ورودی، جریان پوشش درست زمان نشست را افزایش داده است، زمانی که سرعت ورودی 0.030m / S، میدان جریان در زمان تثبیت 48.75 میلی ثانیه، هنگامی که سرعت ورودی از 0.050 m / s و میدان جریان زمان نشست 63.46ms است.
سرعت ورودی 0.030m / s و، 10 میلی ثانیه پس از برنامه زمان شروع، دوغاب جریان برای پر کردن شکاف در شکل 5 (A)، در حالی که بستر حرکت رو به جلو در امتداد محور y بین قالب و بستر، نیروی چسبناک تولید شده توسط حرکت دوغاب به دنبال بستر، بستر از حرکت دوغاب الگوی تغییرات فصلی می تواند در به موقع، مقدار زیادی از هوا در پوشش پر می شود، در شکل 5 (ب)، هوا در YL دوغاب نهایی مکیده شکل 5 در برگه (ج)، مورفولوژی پوشش شبیه به کسانی که در شکل نشان داده تشکیل 4. و مورفولوژی پوشش. با عرضه دوغاب، جریان منطقه عبور میدان جریان (Y> 0) پایدار، جریان درست کانال downflow منطقه (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)].
سرعت ورودی 0.035m / S، دوغاب بین قالب و بستر بعد از منطقه پر از شکل 6 (الف)، پایه دوغاب الگوی تغییرات فصلی کافی برای به موقع پر کردن پوشش خواهد شد در تعداد زیادی از درگیر نمی باشد جریان هوا میدان کانال پایین دست به سرعت به یک حالت پایدار می رسد از شکل 6 (ب)، جریان تحت تداخل جریان گرانش کانال درست یک حالت ناپایدار تولید 'شکل 6 (ب) و (ج) است، اما به عنوان پوشش این پارچه به طور مداوم انجام می شود و کانال جریان بالا نیز به سرعت به حالت پایدار می رسد. شکل 6 (d) و (e) "بنابراین، در این شرایط، میدان جریان پوشش دارای یک زمان تثبیت کوتاه است، که عملا عملیات پوشش بهینه است.
ورودی سرعت 0.050m بازدید کنندگان، عرضه کفایت / دوغاب، بدون دخالت مقدار زیادی از میدان جریان هوا کانال پایین دست در شکل 7 (الف) و (ب)، میدان جریان در کانال پایین دست می تواند به سرعت رسیدن به یک حالت پایدار '7 (ب). با این حال، به دلیل سرعت ورودی بزرگتر، تشکیل پوشش نسبتا ضخیم (جدول 2)، زمینه کانال جریان بالادست به راحتی تحت تاثیر جاذبه قرار، آن را به زمان طولانی برای رسیدن به یک ثبات در شکل 7 (ج)، تشکیل یک لایه پوشش ضخیم این شکاف موجب فروپاشی سریع میدان جریان در کانال جریان بالا (شکل 7 (d) ') می شود که مدت زمان طولانی حدود 63.46 میلی ثانیه طول می کشد و میدان جریان پوشش به حالت پایدار می رسد. شکل 7 (e)'.
3 نتیجه گیری
از طریق آزمایشات فوق و نتایج تجزیه و تحلیل عناصر محدود، نتایج زیر به دست می آید:
(1) کوتر اکستروژن دوغاب الکترود منفی در یک باتری لیتیوم یون مس فویل پوشیده شده بود، سطح تراکم روکش (0.067 ± 9.67) میلی گرم / cm2 به، AB چگالی سطحی از هر دو سطح پوشش (19.32 ± 0.084 ) میلی گرم / سانتی متر مربع، مقدار قطعه پوشش قطعه قطعه قطعه، روند پایدار و قابل اعتماد پوشش.
(2) با استفاده از نرم افزار المان محدود مسلط دینامیک سیالات شبیه سازی پوشش دوغاب زمینه حالت جریان خروج و ضخامت پوشش با نتایج تجربی به دست آمده توسط شبیه سازی تشریح مدل محاسبه قابل اعتماد.
(3) سرعت ورودی شبیه سازی 0.030، 0.035 و 0.050m / S زمانی که حالت اولیه میدان جریان اعمال می شود. هنگامی که سرعت ورودی از 0.030 m / s و زمان آغاز از دوغاب عرضه دوغاب الگوی تغییرات فصلی جنبش بستر ، مقدار خط پایین تر از هوا در مناطق پوشش، و در نتیجه حالت مایع در مجتمع کانال پایین دست، میدان جریان پوشش خواهد شد دیگر برای ایجاد ثبات است. هنگامی که سرعت ورودی 0.050m / s و، عرضه دوغاب کافی است، کانال پایین دست می شود رسیدن به ثبات، اما از آنجا که ضخامت پوشش از دونده بالا، به زمان طولانی برای رسیدن به حالت پایدار است. زمانی که سرعت ورودی از 0.035 m / s و میدان جریان است که به سرعت اعمال رسیدن به یک حالت پایدار، کوتاه ترین زمان، است که بهترین محدوده عملیاتی فرایند پوشش.
