Hình dạng của miếng đệm phủ đùn được tối ưu hóa để giải quyết hiện tượng cạnh dày của mảnh cực

Công nghệ sơn đùn khe là một công nghệ phủ dự đoán tiên tiến. Trong quá trình phủ, tất cả các chất lỏng được đưa vào chết đùn tạo thành một lớp phủ trên bề mặt. Do đó, tải trọng bề mặt của lớp phủ ướt có thể được kiểm soát chính xác bằng cách thay đổi tốc độ cho ăn bùn và tốc độ sơn. Quá trình phủ được thể hiện trong Hình 1. Một dòng chảy nhất định của bùn đi vào khoang bên trong của chết từ cổng thức ăn của đầu đùn và tạo thành một áp lực ổn định. Bùn cuối cùng được phun ra tại cửa hàng khe của người chết và phủ trên giấy bạc. Trên vật liệu, lớp phủ được sấy khô trong lò.

Trong quá trình phủ, do đặc tính chất lỏng của bùn, rất dễ tạo thành một tính năng hình bán nguyệt như thể hiện trong FIG. Trong quá trình phủ, sự xuất hiện của sự gia tăng đột ngột độ dày ở rìa của mảnh cực được gọi là hiện tượng "cạnh dày". Hiện tượng cạnh dày này là không mong muốn, và sẽ gây ra vấn đề cho quá trình pin và hiệu suất pin và tính nhất quán.

Về đặc tính trường dòng chảy của lớp phủ đùn và hiện tượng các cạnh dày của lớp phủ, bài viết đã được xuất bản trước để tóm tắt các bài đọc có liên quan như sau:

(1) Phân tích các đặc tính trường dòng chảy của lớp phủ đùn khe cho các mảnh cực pin lithium-ion

(2) Lớp phủ đùn hiện tượng cạnh dày của miếng pin lithium cực và các giải pháp

Lớp phủ của miếng cực pin lithium-ion thường đòi hỏi phải sản xuất các mảnh cực hình dải, chủ yếu thông qua thiết kế của kênh dòng chảy bằng miếng đệm cố định giữa đầu chết trên và dưới, để nhận ra việc chuẩn bị lớp phủ hình dải (như thể hiện trong Hình 2). Hình dạng của miếng đệm ảnh hưởng đến sự phân bố vận tốc của chất lỏng trong khuôn, và cuối cùng ảnh hưởng đến hình thái của lớp phủ, đặc biệt là hình thái của cạnh lớp phủ. Tối ưu hóa hình dạng đầu ra của miếng đệm khe có thể thay đổi hướng và kích thước của tốc độ dòng chảy bùn, giảm trạng thái căng thẳng của bùn cạnh, và làm suy yếu hoặc loại bỏ hiện tượng cạnh dày của lớp phủ. Việc tối ưu hóa hình dạng miếng đệm trong ví dụ của bài viết này cung cấp một tài liệu tham khảo để giải quyết hiện tượng cạnh dày của mảnh cực.

Gui Hua Han et al. thiết kế bốn loại hình dạng miếng đệm. Sử dụng kết hợp mô phỏng máy tính và thí nghiệm, lấy chất lỏng Newton làm ví dụ, họ đã nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng miếng đệm đối với sự phân bố vận tốc bùn tại cửa ra chết và cửa sổ lớp phủ. Trong nghiên cứu, chỉ tối ưu hóa hình dạng của miếng đệm giữa được xem xét (Hình 2). Các vận động viên bên trong tương ứng với bốn thông số kỹ thuật của miếng đệm được thể hiện trong Hình 3:

case1: Kích thước chiều rộng của miếng đệm vẫn không thay đổi ở 10mm, và kích thước tương ứng của mỗi kênh dòng chảy vẫn không thay đổi ở 20mm;

case2: Chiều rộng của miếng đệm được mở rộng từ 5mm đến 10mm gần lối ra và sau đó duy trì chiều rộng song song;

case3: Chiều rộng của miếng đệm được mở rộng trực tiếp từ 5mm đến 10mm tại lối ra;

Case4: Chiều rộng của miếng đệm được giảm từ 15mm xuống 10mm gần ổ cắm và sau đó duy trì chiều rộng song song.

Chất lỏng thí nghiệm là dung dịch nước glycerin (80:20, wt%), với độ nhớt 0,045 Pa-s, độ căng bề mặt 0,066 N / m và mật độ 1210kg / m3.

Hình 4 cho thấy sự phân bố vận tốc của bốn thông số kỹ thuật của miếng đệm tại lối ra chết dọc theo hướng chiều rộng chết thu được bằng mô phỏng máy tính:

case1: Kích thước của người chạy vẫn không thay đổi, và tốc độ theo hướng chiều rộng tại lối ra chết là tương đối cân bằng;

case2: Khi miếng đệm mở rộng, kênh dòng chảy co lại, và vận tốc của chất lỏng tăng lên ở rìa giữa của chết;

case3: Khi miếng đệm mở rộng, kênh dòng chảy co lại, và vận tốc của chất lỏng ở rìa giữa mặt chết tăng lên, và sự gia tăng rõ ràng hơn so với case2;

Case4: Khi miếng đệm co lại, kênh dòng chảy mở rộng, và vận tốc của chất lỏng ở rìa giữa của chết giảm.

Sự phân bố tốc độ của ổ cắm chết chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến độ dày của lớp phủ. Do tính chất của bùn pin lithium-ion, độ dày lớp phủ sẽ dễ dàng dẫn đến hiện tượng các cạnh dày. Ngăn chặn hoặc thậm chí loại bỏ hiện tượng cạnh dày. Trong sản xuất thực tế, bạn có thể tham khảo thiết kế miếng đệm trên, cải thiện các thông số quy trình theo tình hình thực tế và giải quyết hiện tượng cạnh dày.

Hình 5 cho thấy sự phân bố tốc độ biến dạng của chất lỏng kênh dòng chảy tương ứng với bốn thông số kỹ thuật của miếng đệm. So với (a), các kênh dòng chảy của (b) và (c) rộng hơn, và tốc độ biến dạng của chất lỏng thấp hơn, và (d) ) Kênh dòng chảy tổng thể hẹp hơn, tốc độ biến dạng chất lỏng cao hơn và áp suất chất lỏng cũng lớn hơn. Tuy nhiên, (b), (c) và (d) đều có các khu vực có tỷ lệ biến dạng tương đối lớn. Đối với bột nhão pin lithium-ion không phải của Newton, những thay đổi về tốc độ biến dạng có thể thay đổi tính chất của bột nhão như độ nhớt.

Ngoài ra, theo phân tích trường dòng chảy giữa chết và lá, khi mức chất lỏng kênh dòng chảy trên của chất lỏng gần với bên ngoài môi chết, rò rỉ bùn có khả năng xảy ra (như thể hiện trong Hình 6a), và mức chất lỏng kênh dòng chảy trên gần với đầu chết Khi phía bên trong của môi thoát ra , nó rất dễ gây ra sự bất ổn định của trường dòng chảy và sự sụp đổ của trường dòng chảy (như thể hiện trong Hình 6b). Cửa sổ lớp phủ được đánh giá theo mức chất lỏng của người chạy trên, và bốn thông số kỹ thuật của miếng đệm đã được tìm thấy, và phạm vi cửa sổ lớp phủ tương ứng đã thay đổi. Như được hiển thị trong Hình 7, các cửa sổ lớp phủ của case2, case3 và case4 đã bị giảm, tương ứng với quá trình phủ ổn định Phạm vi tham số nhỏ hơn. Nếu lớp phủ không được vận hành trong cửa sổ lớp phủ, lớp phủ dễ bị không đồng đều rõ ràng hơn.

Hình 6: Sơ đồ trường dòng chảy giữa mặt chết và lá: (a) Mức chất lỏng của người chạy trên gần với phía ngoài của môi chết, gây rò rỉ; (b) Mức chất lỏng của người chạy trên gần với ổ cắm bên trong của môi chết, và trường dòng chảy sụp đổ

Hình 7 Cửa sổ phủ tương ứng với bốn thông số kỹ thuật của miếng đệm