超声波分散技术在锂电池浆料制备中的应用

超声波分散利用高频机械振动（通常20kHz-100kHz）在液体介质中产生周期性压缩与膨胀，形成微米级空化气泡。气泡在声压作用下剧烈溃灭，瞬间产生局部高温（>5000K）、高压（>1000atm）和强烈剪切力，可高效破碎颗粒团聚体，实现纳米级分散。

锂电池浆料分散难点
1. 多相体系复杂：活性物质、导电剂（如炭黑）、粘结剂密度与表面性质差异大
2. 纳米颗粒易团聚：导电剂比表面积大，范德华力导致二次团聚
3. 高粘度挑战：固含量提升加剧分散难度，传统搅拌易留死角

超声波分散工艺优势
1. 提升分散均匀性
– 空化剪切力直接破坏导电剂软团聚，缩短分散时间50%以上
– 避免传统高速搅拌导致的温升胶化（如PVDF粘结剂敏感温度>50℃）
2. 增强界面相容性
– 促进活性物质/导电剂/粘结剂分子级接触
– 降低电极膜层电阻（实测DCIR降幅8-15%）
3. 优化流变特性
– 消除未分散颗粒导致的浆料触变性异常
– 提高涂布稳定性（厚度波动<±1μm）

关键技术参数控制

工艺风险防控
– 金属污染：钛合金探头优于不锈钢，避免Fe/Ni离子引入
– 粘结剂损伤：PVDF分子链受超声剪切可能解聚（GPC监测分子量分布）
– 气泡残留：真空脱气与超声时序需协同（推荐先机械预混后超声精分散）

实证效果
– 微观结构：SEM显示导电剂网络覆盖率提升30%（图1示意）
– 电化学性能：
– 0.5C循环500周容量保持率提高12%
– 3C倍率下极化电压降低18%
– 生产稳定性：浆料粘度标准差从±500mPa·s降至±80mPa·s

应用发展趋势
1. 多级耦合工艺：行星球磨+超声波预分散+螺杆挤出
2. 数字孪生控制：基于阻抗谱实时监控分散度
3. 低损伤模式：聚焦式超声波替代浸入式探头

联系电话：18918712959