লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি সেপারেটর ডিফোমিং-এ আলট্রাসনিক সরঞ্জামের প্রয়োগ

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি সেপারেটর ডিফোমিং-এ আলট্রাসনিক সরঞ্জামের প্রয়োগ

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি সেপারেটর উৎপাদনে (যেমন ভেজা দ্বি-অক্ষীয় প্রসারিত প্রক্রিয়া) পলিমার দ্রবণ (যেমন PP/PE স্লারি) আলোড়ন, পরিবহন বা ফর্মুলেশন বৈশিষ্ট্যের কারণে মাইক্রোবাবল তৈরি করতে প্রবণ। যদি এই মাইক্রোবাবলগুলি সেপারেটরে থেকে যায়, তবে তারা অসম ছিদ্রতা, হ্রাসকৃত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং এমনকি ব্যাটারির সুরক্ষাকে প্রভাবিত করতে পারে। আলট্রাসনিক ডিফোমিং, শব্দতরঙ্গীয় ক্যাভিটেশন প্রভাবের উপর ভিত্তি করে, সেপারেটর উপাদানের গঠনকে ক্ষতিগ্রস্ত না করে স্লারি থেকে দ্রবীভূত গ্যাস এবং মাইক্রোবাবলগুলি দক্ষতার সাথে অপসারণ করতে পারে।

নির্দিষ্ট প্রয়োগ পদ্ধতি নিম্নরূপ:

I. মূল নীতি
যখন আলট্রাসাউন্ড পলিমার স্লারির উপর কাজ করে, তখন তরলের ভিতরে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি চাপ ওঠানামা (সংকোচন-প্রসারণ চক্র) তৈরি হয়:

নিম্ন-চাপের পর্যায়: স্লারিতে মাইক্রো-ভ্যাকুয়াম বুদবুদ (ক্যাভিটেশন নিউক্লিয়াস) তৈরি হয়;

স্লারিতে দ্রবীভূত গ্যাস (যেমন বাতাস, দ্রাবকের বাষ্পীভবন গ্যাস) ক্রমাগত ক্যাভিটেশন নিউক্লিয়াসের দিকে ছড়িয়ে পড়ে, যার ফলে বুদবুদগুলি দ্রুত বৃদ্ধি পায়;

প্লবতা এবং আলট্রাসনিক কম্পনের প্রভাবে, বুদবুদগুলি একত্রিত হয় এবং পৃষ্ঠে ভেসে ওঠে, অবশেষে স্লারি পৃষ্ঠ থেকে বেরিয়ে যায়, এইভাবে ডিফোমিং সম্পন্ন হয়।

ঐতিহ্যবাহী যান্ত্রিক ডিফোমিং (যা সহজেই স্লারির একজাতীয়তাকে ক্ষতিগ্রস্ত করে) এবং রাসায়নিক ডিফোমারগুলির (যা অমেধ্যতা সৃষ্টি করতে পারে) তুলনায়, আলট্রাসনিক ডিফোমিং-এর সুবিধা রয়েছে যেমন কোনো গৌণ দূষণ নেই, সম্পূর্ণ ডিফোমিং এবং স্লারির কর্মক্ষমতার উপর কোনো প্রভাব নেই।

II. সরঞ্জাম নির্বাচন এবং কনফিগারেশন

1. মূল সরঞ্জাম নির্বাচন

সরঞ্জামের প্রকার | মূল প্যারামিটারের প্রয়োজনীয়তা | নির্বাচনের ভিত্তি

আলট্রাসনিক জেনারেটর | ফ্রিকোয়েন্সি 20-80kHz (40kHz প্রস্তাবিত, ডিফোমিং দক্ষতা এবং স্লারি স্থিতিশীলতার মধ্যে ভারসাম্য); পাওয়ার 500-3000W (স্লারি ট্যাঙ্কের আয়তন অনুযায়ী নিয়মিত করা যেতে পারে, 10-20W/L প্রস্তাবিত); ক্রমাগত নিয়মিত পাওয়ার এবং স্বয়ংক্রিয় ফ্রিকোয়েন্সি ট্র্যাকিং সমর্থন করে। খুব বেশি ফ্রিকোয়েন্সি (>80kHz) ক্যাভিটেশন প্রভাবকে দুর্বল করে এবং ডিফোমিং দক্ষতা হ্রাস করে; খুব কম ফ্রিকোয়েন্সি (<20kHz) স্লারির স্থানীয় অতিরিক্ত গরম বা পলিমার আণবিক শৃঙ্খলের ভাঙ্গন ঘটাতে পারে।আলট্রাসনিক ট্রান্সডিউসার | পাইজোইলেকট্রিক সিরামিক উপাদান (উচ্চ স্থিতিশীলতা, উচ্চ শক্তি রূপান্তর দক্ষতা); ইনস্টলেশন পদ্ধতি: নিমজ্জন বা প্রাচীর-মাউন্ট করা। নিমজ্জন ট্রান্সডিউসারগুলি আরও সরাসরি ডিফোমিংয়ের জন্য সরাসরি স্লারির সাথে যোগাযোগ করে; প্রাচীর-মাউন্ট করা ট্রান্সডিউসারগুলি দূষণ এড়াতে স্লারি ট্যাঙ্ক সিল করার জন্য উপযুক্ত।

স্লারি ট্যাঙ্ক / রিঅ্যাক্টর | উপাদান: স্টেইনলেস স্টিল 316L (দ্রাবক-প্রতিরোধী); বিল্ট-ইন বাফল প্লেট (স্লারির একটি সঞ্চালন প্রবাহ তৈরি করতে, স্থানীয় ডিফোমিংয়ে ডেড জোন এড়ানো); একটি তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ ডিভাইস দিয়ে সজ্জিত (তাপমাত্রা ≤60℃, অতিরিক্ত দ্রাবক বাষ্পীভবন বা স্লারি জেলিং প্রতিরোধ)। ডায়াফ্রাম স্লারিতে প্রায়শই হেক্সেন এবং প্যারাফিন তেলের মতো জৈব দ্রাবক থাকে, যার জন্য ক্ষয়-প্রতিরোধী উপাদানের প্রয়োজন; তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ আলট্রাসনিক ক্যাভিটেশন দ্বারা উত্পন্ন স্থানীয় উচ্চ তাপমাত্রা স্লারির কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করা থেকে বিরত রাখে।

2. সহায়ক কনফিগারেশন

ভ্যাকুয়াম সিস্টেম: -0.06~-0.08MPa ভ্যাকুয়াম স্তর সহ একটি ভ্যাকুয়াম পাম্প দিয়ে সজ্জিত, আলট্রাসনিক তরঙ্গের সাথে একত্রে ব্যবহৃত হয় (একটি ভ্যাকুয়াম পরিবেশ স্লারিতে গ্যাসের দ্রবণীয়তা হ্রাস করে, বুদবুদ বৃদ্ধিকে ত্বরান্বিত করে এবং 30% এর বেশি ডিফোমিং দক্ষতা উন্নত করে);

আলোড়ন ডিভাইস: কম গতির আলোড়ন (30-60r/min) উচ্চ-গতির আলোড়ন থেকে নতুন বুদবুদ তৈরি হওয়া এড়ায়, যখন আলট্রাসনিক শক্তির সাথে স্লারির অভিন্ন যোগাযোগকে উৎসাহিত করে;

পরিস্রাবণ ডিভাইস: স্লারি এক্সট্রুডার/কাস্টিং মেশিনে প্রবেশ করার আগে, এটি 5-10μm নির্ভুলতা ফিল্টার দিয়ে যায় যা অল্প সংখ্যক বড় বুদবুদ (10μm এর বেশি ব্যাস) আটকে দেয় যা এখনও বের হয়নি, যা ডায়াফ্রামের সমতলতা আরও নিশ্চিত করে।

III. নির্দিষ্ট অপারেটিং পদ্ধতি

1. প্রিট্রিটমেন্ট পর্যায়

স্লারি প্রস্তুতি: একটি অভিন্ন পলিমার দ্রবণ তৈরি করতে সূত্র অনুযায়ী PP/PE পাউডার, প্লাস্টিসাইজার, দ্রাবক ইত্যাদি মেশান (কঠিন উপাদান 20%-40%);

সরঞ্জাম পরিদর্শন: নিশ্চিত করুন যে আলট্রাসনিক ট্রান্সডিউসারের পৃষ্ঠে কোনো লেগে থাকা পদার্থ (যেমন স্লারি অবশিষ্টাংশ, অমেধ্য) নেই, জেনারেটর এবং ট্রান্সডিউসার সঠিকভাবে সংযুক্ত আছে এবং স্লারি ট্যাঙ্ক ভালোভাবে সিল করা আছে (যদি ভ্যাকুয়াম সমন্বয় ব্যবহার করা হয়)।

2. ডিফোমিং অপারেশন পদ্ধতি

স্লারি ইনজেকশন: একটি আলট্রাসনিক ডিভাইস দিয়ে সজ্জিত একটি স্লারি ট্যাঙ্কে প্রস্তুত পলিমার স্লারি ইনজেক্ট করুন। ট্যাঙ্কের আয়তনের 70%-80% এ তরলের স্তর নিয়ন্ত্রণ করুন (অতিরিক্ত তরল স্তরের কারণে ডিফোমিংয়ের সময় উপচে পড়া এড়াতে)।

প্যারামিটার সেটিং: আলট্রাসনিক জেনারেটর চালু করুন, ফ্রিকোয়েন্সি 40kHz, পাওয়ার ঘনত্ব 15W/L এবং প্রাথমিক রান টাইম 30-60 মিনিট সেট করুন (বুদবুদের পরিমাণ অনুযায়ী সমন্বয় করুন)। ভ্যাকুয়াম সিস্টেম ব্যবহার করলে, আলট্রাসনিক প্রক্রিয়া শুরু করার আগে প্রথমে -0.07MPa পর্যন্ত ভ্যাকুয়াম করুন।

প্রক্রিয়া পর্যবেক্ষণ:

স্লারি পৃষ্ঠ পর্যবেক্ষণ করুন: যদি অভিন্ন বুদবুদ নির্গত হতে থাকে, তবে ডিফোমিং স্বাভাবিক। যদি বুদবুদের পরিমাণ দ্রুত হ্রাস পায়, তবে পাওয়ার কমিয়ে দিন বা সময় কমিয়ে দিন।

স্লারি অবস্থা সনাক্ত করুন: একটি লেজার কণা আকার বিশ্লেষক ব্যবহার করে স্লারিতে বুদবুদের কণার আকার সনাক্ত করুন (অবশিষ্ট বুদবুদের ব্যাস < 5μm, এবং সংখ্যা ≤ 10/mL); একটি ঘূর্ণন রিওমিটার ব্যবহার করে স্লারি সান্দ্রতা পরিবর্তন সনাক্ত করুন (পরিবর্তন ≤ 5%, পলিমার আণবিক শৃঙ্খল ভাঙ্গন এড়াতে)।

তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ: যদি স্লারির তাপমাত্রা 50℃ অতিক্রম করে, তবে আলট্রাসনিক পাওয়ার কমিয়ে দিন বা তাপমাত্রা বজায় রাখতে কুলিং সিস্টেম চালু করুন। 40-50℃;পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণ: ডিফোমিংয়ের পরে, আলট্রাসনিক এবং ভ্যাকুয়াম সিস্টেম বন্ধ করুন, কম গতির আলোড়ন বজায় রাখুন এবং স্লারিকে ফিল্টারের মাধ্যমে পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণে (কাস্টিং, প্রসারিতকরণ, ইত্যাদি) প্রেরণ করুন যাতে স্থির হওয়ার পরে স্লারি আবার বুদবুদ তৈরি না করে।

3. মূল অপারেটিং পয়েন্ট

আলট্রাসনিক সিস্টেমের দীর্ঘ সময় ধরে অবিরাম অপারেশন এড়িয়ে চলুন (প্রতি 60 মিনিটের অপারেশনে 10 মিনিটের জন্য বন্ধ করার পরামর্শ দেওয়া হয়) স্লারির স্থানীয় অতিরিক্ত গরম বা ট্রান্সডিউসার ক্লান্তিজনিত ক্ষতি রোধ করতে;

ট্রান্সডিউসার ইনস্টলেশন অবস্থান: নিমজ্জন ট্রান্সডিউসারগুলি ট্যাঙ্কের নীচ থেকে 10-20 সেমি এবং ট্যাঙ্কের দেয়াল থেকে 5-10 সেমি দূরে স্থাপন করা উচিত এবং সমানভাবে বিতরণ করা উচিত (প্রতি 1-2m² ট্যাঙ্ক তলার জন্য একটি ট্রান্সডিউসার) যাতে ঘনীভূত শক্তি স্লারিকে ছিটানো থেকে বিরত রাখা যায়;

ভ্যাকুয়াম এবং আলট্রাসনিক সমন্বয়ের সময়: প্রথমে, বাতাস অপসারণের জন্য 10 মিনিটের জন্য ট্যাঙ্কটি ভ্যাকুয়াম করুন, তারপর আলট্রাসনিক সিস্টেম শুরু করুন। এটি নতুন বুদবুদ তৈরি হওয়া হ্রাস করে এবং ডিফোমিং প্রভাব উন্নত করে।

IV. সাধারণ সমস্যা এবং সমাধান

সমস্যার ঘটনা | সম্ভাব্য কারণ | সমাধান

ডিফোমিংয়ের পরে স্লারিতে অসংখ্য মাইক্রোবাবল অবশিষ্ট থাকে | 1. অপর্যাপ্ত আলট্রাসনিক পাওয়ার বা অনুপযুক্ত ফ্রিকোয়েন্সি; 2. স্লারির সান্দ্রতা খুব বেশি (গ্যাস ব্যাপৃত হতে অসুবিধা হয়); 3. ভ্যাকুয়াম সমন্বয় নেই | 1. পাওয়ার ঘনত্ব 18-20W/L এ বৃদ্ধি করুন, ফ্রিকোয়েন্সি 40kHz এ সমন্বয় করুন; 2. উপযুক্তভাবে দ্রাবকের অনুপাত বৃদ্ধি করুন, স্লারির সান্দ্রতা হ্রাস করুন (1000-5000mPa·s এ নিয়ন্ত্রণ করুন); 3. ভ্যাকুয়াম সিস্টেম চালু করুন এবং -0.07MPa ভ্যাকুয়াম স্তর বজায় রাখুন

অস্বাভাবিকভাবে উচ্চ/নিম্ন স্লারি সান্দ্রতা | 1. অতিরিক্ত আলট্রাসনিক পাওয়ার (যা পলিমার আণবিক শৃঙ্খলের ভাঙ্গন বা জেলিংয়ের দিকে পরিচালিত করে); 2. অতিরিক্ত উচ্চ স্লারি তাপমাত্রা | 1. পাওয়ার ঘনত্ব 10-12W/L এ হ্রাস করুন, একক রান টাইম ছোট করুন; 2. তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ জোরদার করুন, তাপমাত্রা 40℃ এর নিচে রাখুন

ট্রান্সডিউসার পৃষ্ঠে স্লারির স্কেল/আঠালোতা | দ্রাবক বাষ্পীভবনের পরে পলিমার অবশিষ্ট থাকে প্রতিটি ব্যবহারের পরে, শক্তি স্থানান্তরকে প্রভাবিত করা থেকে অবশিষ্ট অংশকে এড়াতে সংশ্লিষ্ট দ্রাবক (যেমন, হেক্সেন) দিয়ে ট্রান্সডিউসারের পৃষ্ঠ পরিষ্কার করুন।

সমাপ্ত ডায়াফ্রামে এখনও ছিদ্র/অসম ছিদ্র আকার রয়েছে। 1. অসম্পূর্ণ ডিফোমিং, অবশিষ্ট বুদবুদ রেখে যাওয়া; 2. অপর্যাপ্ত পরিস্রাবণ ডিভাইসের নির্ভুলতা। 1. আলট্রাসনিক রান টাইম 60 মিনিটে বাড়ান এবং ভ্যাকুয়াম প্যারামিটারগুলি অপ্টিমাইজ করুন; 2. ফিল্টার নির্ভুলতা 5μm এ উন্নত করুন এবং নিয়মিতভাবে ফিল্টার ঝিল্লি পরিবর্তন করুন।

V. প্রক্রিয়া অপটিমাইজেশন দিকনির্দেশ

প্যারামিটার সমন্বিত অপটিমাইজেশন: অর্থোগোনাল পরীক্ষার মাধ্যমে সর্বোত্তম সমন্বয় নির্ধারণ করুন (যেমন, ফ্রিকোয়েন্সি 40kHz + পাওয়ার ঘনত্ব 15W/L + ভ্যাকুয়াম ডিগ্রি -0.07MPa + তাপমাত্রা 45℃), যা অবশিষ্ট বুদবুদের পরিমাণ 5 বুদবুদ/mL এর নিচে কমাতে পারে;
মাল্টি-স্টেজ ডিফোমিং ডিজাইন: স্লারি প্রস্তুতি ট্যাঙ্ক, স্থানান্তর ট্যাঙ্ক এবং প্রি-এক্সট্রুশন বাফার ট্যাঙ্কে আলট্রাসনিক ডিভাইস স্থাপন করুন যাতে "বিচ্ছিন্ন ডিফোমিং + ধাপে ধাপে পরিশোধন" অর্জন করা যায়, যা অবশিষ্ট বুদবুদের ঝুঁকি আরও হ্রাস করে;

বুদ্ধিমান নিয়ন্ত্রণ: স্লারিতে বুদবুদের পরিমাণ নিরীক্ষণের জন্য একটি অনলাইন বুদবুদ সনাক্তকরণ সেন্সর (লেজার বিক্ষেপণ নীতির উপর ভিত্তি করে) চালু করুন

রিয়েল টাইমে, স্বয়ংক্রিয়ভাবে আলট্রাসনিক পাওয়ার, ভ্যাকুয়াম ডিগ্রি এবং আলোড়ন গতি সমন্বয় করুন যাতে ক্লোজড-লুপ নিয়ন্ত্রণ অর্জন করা যায়।

VI. সতর্কতা

নিরাপত্তা সুরক্ষা: অপারেশন করার সময় শ্বাসপ্রশ্বাসযোগ্য জৈব দ্রাবক গ্যাসগুলি শ্বাস নেওয়া এড়াতে প্রতিরক্ষামূলক গ্লাভস এবং গগলস পরুন; নিশ্চিত করুন যে আলট্রাসনিক জেনারেটর সঠিকভাবে গ্রাউন্ড করা হয়েছে যাতে বৈদ্যুতিক লিকage প্রতিরোধ করা যায়।

সরঞ্জাম রক্ষণাবেক্ষণ: নিয়মিতভাবে (প্রতি 1-2 মাস) আলট্রাসনিক ফ্রিকোয়েন্সি এবং পাওয়ার ক্যালিব্রেট করুন এবং ট্রান্সডিউসারের সিলিং কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করুন (শর্ট সার্কিটের দিকে পরিচালিত দ্রাবক অনুপ্রবেশ প্রতিরোধ করতে)।

স্লারি সামঞ্জস্যতা: নতুন স্লারি ফর্মুলেশনগুলির জন্য পলিমার আণবিক ওজন এবং স্লারি সান্দ্রতার উপর আলট্রাসনিক প্যারামিটারের প্রভাব যাচাই করার জন্য ছোট আকারের পরীক্ষা (500mL) প্রয়োজন, যা ব্যাপক উৎপাদনের সময় মানের সমস্যাগুলি এড়াতে পারে।

উপরের ব্যবস্থাগুলির মাধ্যমে, আলট্রাসনিক সরঞ্জামগুলি লিথিয়াম ব্যাটারি সেপারেটর স্লারি থেকে দক্ষতার সাথে বাতাসের বুদবুদ অপসারণ করতে পারে, যা সেপারেটরের ছিদ্রের অভিন্নতা, প্রসার্য শক্তি এবং ব্রেকডাউন ভোল্টেজকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে, এইভাবে লিথিয়াম ব্যাটারির সুরক্ষা এবং চক্র জীবন নিশ্চিত করে।