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超声喷涂机用于陶瓷层的制备

时间:2025-11-19     【原创】

  超声喷涂机完全可用于该陶瓷层的制备,且在工艺适配性与性能保障上具备显著优势,

具体分析如下:


  一、超声喷涂机的技术特性与陶瓷层制备需求的匹配性


  微米级厚度精准可控,契合1-6μm主流规格


  超声喷涂机通过超声振动(频率通常20-180kHz)将陶瓷浆料雾化成细小组分(雾滴粒径可控制在5-50μm),

再通过调节喷头移动速度、浆料流速、超声功率等参数,实现涂层厚度的精准调控。对于前文要求的1-6μm陶瓷层,

其厚度均匀性误差可控制在±5%以内,能避免“局部过厚导致离子传输阻力上升”或“局部过薄引发热收缩风险”

的问题,符合“定向调控电池多物理化学过程”的核心需求。


  雾化过程无高压冲击,保护基膜完整性


  前文提到陶瓷隔膜基膜为PE/PP等高分子材料(熔点135-160℃,力学强度较低),传统高压喷涂易因气流冲击

导致基膜褶皱、破损,而超声喷涂依靠超声振动雾化,无需高压气流,对基膜的机械损伤极小。同时,雾化后的陶

瓷浆料以低速沉积在基膜表面,可减少颗粒团聚,形成均匀覆盖的涂层,避免“无涂层区域的收缩”,为后续

“热阻隔屏障”与“多层颗粒防护屏障”的构建奠定基础。


  无机颗粒分散性优异,保障涂层结构致密


  陶瓷层的热稳定性(依赖Al₂O₃高熔点特性)与抗穿刺性能(依赖颗粒堆积的刚性网络),均需无机颗粒在

涂层中均匀分散。超声喷涂机的雾化过程会产生高频振动,可进一步打散浆料中轻微团聚的Al₂O₃/勃姆石颗粒,

且雾滴均匀性高,能形成颗粒堆积致密、孔隙分布均匀的涂层。这种结构既符合“厚涂层支撑力强”的特性

(颗粒层数多、刚性网络致密),又能通过调控孔隙率平衡“离子迁移路径”与“电解液浸润”的关系

(避免孔隙过大导致离子阻力骤升,或过小影响浸润速度)。


  二、工艺适配性与实际应用优势


  兼容多类型陶瓷浆料,适配不同颗粒体系


  超声喷涂对陶瓷浆料的兼容性较广,无论是Al₂O₃、勃姆石单一体系,还是混合无机颗粒体系,只要将

浆料粘度(通常控制在200-1000cP)、固含量(20%-60%)调节至适配范围,即可稳定制备。这能满足前文

“陶瓷涂层多为Al₂O₃、勃姆石等无机颗粒”的材质需求,且可通过调整浆料配方,进一步优化涂层的亲水性

(如增加Al₂O₃羟基含量),提升电解液浸润效果。


  连续化生产效率高,适合工业化应用


  当前行业对陶瓷隔膜的需求呈规模化增长,超声喷涂机可实现卷对卷(R2R)连续生产,与基膜的连续放卷、

烘干工艺无缝衔接,涂层制备速度可达1-5m/min,满足工业化量产需求。同时,其工艺参数(如厚度、均匀性)

可通过自动化系统精准控制,减少人为误差,保障批次间陶瓷层性能的一致性,避免因厚度波动影响“热稳定性、

机械强度、离子传输”的综合调控效果。


  三、需注意的工艺优化方向


  浆料粘度与超声参数的匹配


  若浆料粘度过高,易导致雾化不充分,出现涂层颗粒团聚;粘度过低则可能导致涂层流挂,影响厚度均匀性。

需根据颗粒粒径(如Al₂O₃常用100-500nm)调整浆料固含量与分散剂用量,同时匹配对应的超声频率(细颗粒

可选高频,粗颗粒可选低频),确保雾化效果。


  烘干工艺与涂层结合力的协同


  前文强调陶瓷层与基膜、电极的界面结合力(如“物理咬合”效应),超声喷涂后需通过低温烘干(温度低于

基膜熔点,通常80-120℃)去除浆料溶剂,避免高温导致基膜变形。同时,可通过调整烘干速率(缓慢升温)减少

涂层内部应力,提升陶瓷层与基膜的附着力,避免循环过程中涂层脱落影响界面稳定性。


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