超音波霧化スプレーはバッテリータブの絶縁コーティングにどのように使用されますか?

超音波霧化スプレーを電池タブの絶縁コーティングに使用する場合、まず適切な絶縁材料を適合させて前処理し、次に正確な霧化および堆積プロセスを通じて膜を形成します。{0}パラメータ制御によりコーティングの品質も確保できるため、大規模生産に適しています。-具体的なプロセスと詳細は次のとおりです。

**材料の事前準備と適応:** バッテリータブは主にアルミニウムまたは銅で作られているため、電解質腐食に耐性のある絶縁材料を選択する必要があります。一般的には、PVDF (ポリフッ化ビニリデン) や PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) などのポリマースラリーが使用されます。タブの電解腐食を防ぐために、バインダーと無機絶縁材料を含む複合スラリーを使用することもできます。
**その後のスラリーの前処理:** 材料の粘度を超音波霧化に適した範囲に調整します。超音波分散によりスラリー内の粒子の凝集が除去され、均一で安定したスラリーが確保され、その後の霧化ヘッドの詰まりが防止され、コーティング密度が保証されます。

コーティングの前に、油、バリ、その他の不純物がコーティングと電極間の接着に影響を与えたり、絶縁不良のリスクを軽減したりするのを防ぐために、電極表面を洗浄する必要があります。同時に、超音波コーティング装置のデバッグが必要です。電極の寸法（幅や厚さなど）とコーティング要件に基づいて、耐食性の噴霧ヘッドが選択され、自動化された 3 軸モーション システムまたはロボット アームがスプレー経路を制御します。-超音波周波数、スプレー速度、基板温度はコンピューター PLC システムによって事前設定され、スプレーの精度を確保します。

 

霧化と正確な膜の堆積: 前処理された絶縁スラリーは、まず供給システムを介して超音波霧化ノズルに供給されます。ノズル内の圧電セラミック トランスデューサは、高周波電気信号励起下で 10{3}}180kHz の高周波機械振動を生成します。-この振動エネルギーがスラリー表面に伝達され、スラリーが表面張力に打ち勝ち、1-50μm の均一な微小液滴に砕け、噴霧円錐を形成します。次に、窒素などの不活性キャリアガスによって駆動され、これらの微小液滴はバッテリー電極の指定された領域に方向的に輸送されます。この非接触スプレープロセスにより、タブへの物理的な損傷が回避されます。

液滴がタブ表面に堆積した後、低温乾燥によってスラリー内の溶媒が除去され、ピンホールのない高密度の絶縁コーティングが形成されます。-スプレー中、霧化力や送り速度などのパラメータを調整してコーティング厚さの誤差を ±5% 以内に制御し、タブ絶縁の極薄コーティング要件を満たします。-同時に、超音波スプレーは 85% ～ 95% の材料利用率を達成し、断熱材の無駄を減らし、生産コストを削減します。

 

大規模な大量生産の場合、マルチ ノズル アレイ設計を使用して広い幅のスプレーを実現し、さまざまな仕様のタブのバッチ処理に対応できます。{{2}この装置は 24- 時間の連続噴霧もサポートしており、自動制御システムにより手動介入が軽減されます。これにより、量産時の各バッチにおけるタブコーティングの一貫性が確保され、生産効率が向上し、電池産業における大規模製造のニーズに応えます。

 

超音波霧化スプレーは、電池タブのコーティング用途に主要な利点をもたらし、電池製造の中心的な要求 (安全性、一貫性、コスト管理、および拡張性) に対応します。従来のスプレー（エアスプレー、高圧エアレススプレー）、ディップコーティング、その他のプロセスと比較して、その利点はより顕著であり、容易に適用できます。以下の説明は、特定の産業シナリオとデータに基づいて、これらの利点を示しています。

I. 正確かつ制御可能なコーティングの均一性と厚さ – 「絶縁不良」という主要な問題点を解決
バッテリータブ (アルミニウム/銅材料、通常幅 3 ～ 20 mm、厚さ 0.1 ～ 0.3 mm) には、ピンホールがなく、欠けた領域がなく、均一な厚さ (通常 5 ～ 50 μm) の絶縁コーティングが必要です。これを達成しないと、タブと電解液の間で腐食が発生したり、正極と負極の間で短絡が発生したりして、安全上の危険が生じる可能性があります。

超音波スプレーの利点: 均一な霧化粒子サイズ (1 ～ 50 μm で正確に制御可能)、液滴がタブ表面に堆積する際の「液滴の凝集」がない、コーティング厚さの誤差が ±5% 以下 (従来のエア スプレーの場合は ±15% ～ 20% と比較)。 「正確な局所スプレー」をサポートし、タブの端や溶接領域などの重要な領域にのみコーティングを行うことができ、タブの導電性接触面（タブと電極シートの間の溶接点など）をコーティングが覆うことを回避し、後続のレーザーエッチングプロセスの必要性を排除します。

ケーススタディ: パワーバッテリーメーカーは、PVDF 絶縁スラリースプレーを使用してアルミニウムタブを製造しましたが、これには 15±2μm のコーティング厚さが必要でした。従来のエアスプレーでは液滴サイズが不均一となり、タブの 30% に「局所的な過度の薄さ (<10μm)" or "localized areas of excessive thickness (>薄い部分は電解液浸漬から 3 か月以内に腐食しました。超音波霧化スプレーに切り替えた後、コーティングの厚さの均一性は 15±0.7μm に改善され、腐食故障率は 0.5% 未満に低下し、バッテリーのサイクル寿命は 1200 サイクルから 1500 サイクルに増加しました。

 

II.非接触スプレー + 低ダメージ皮膜形成 – タブ構造の完全性を保護-

バッテリータブは比較的薄いです (特にパウチバッテリーでは厚さが 0.08mm にまで薄くなる場合があります)。従来の接触コーティング法（ローラー コーティングなど）や高圧スプレー（気流衝撃圧力 > 0.3MPa）では、タブの変形やしわが発生しやすく、その後の封止シールに影響を与えます。さらに、タブ表面の傷や凹みが応力集中点となり、充放電時の電池の膨張・収縮時にクラックが発生する可能性があります。

超音波スプレーの利点: 霧化プロセスは超音波振動に依存しており（高圧気流の影響はありません）、液滴の送達には低圧キャリア ガス（圧力 < 0.05MPa）が使用されます。-タブにかかる衝撃力は従来のエアスプレーに比べてわずか1/10で、タブの変形を完全に防ぎます。

スプレー距離を柔軟に調整（50～200mm）できるため、タブ表面に密着させる必要がなくなり、ノズルとタブの間の摩擦や傷のリスクが軽減されます。

ケーススタディ: ソフトパック銅タブ（厚さ 0.1 mm）を製造している民生用リチウム電池メーカーでは、従来のローラー コーティングを使用した場合、封入後のタブの変形率が 8%、漏れ率が 3% でした。{0}超音波霧化スプレーに切り替えた後、タブの変形率は 0.3% 以下に低下し、リーク率は 0.1% 以内に制御され、タブの表面粗さは Ra < 0.2μm (封止接着の要件を満たしています) となりました。

 

Ⅲ．材料の高度利用 – 貴金属/高価値ペーストのコスト削減-バッテリータブの絶縁コーティングには、通常、PVDF や PTFE などのポリマーペースト、またはセラミック粉末 (アルミナなど) を含む複合ペーストが使用されます。一部のハイエンド アプリケーションでは、銀やニッケルなどの貴金属を含む導電性絶縁複合ペーストを使用するため、材料コストが高くなります（例: PVDF ペーストのコストは約 500 RMB/kg）。

超音波スプレーの利点: 指向性の強い噴霧液滴により「飛散ミスト」が排除され、85% ～ 95% の材料利用率が達成されます (従来のエアスプレーではわずか 30% ～ 50% であり、気流による材料の大幅な浪費が発生します)。

供給速度 (0.1-10 mL/min) は PLC システムによって正確に制御でき、さまざまなタブ幅のコーティング要件に適応し、「オーバーコーティング」を回避します。

ケーススタディ: 電力電池会社は年間 10 GWh のリチウム電池を生産しており、約 2 億個のアルミニウム タブのコーティングが必要です。各タブには 0.01 g の絶縁スラリーが必要です (理論上の使用量)。従来のエアスプレーでは、ユニットあたり 0.02 ～ 0.03 g のスラリーが消費され、年間合計 4 ～ 6 トンのスラリーが消費され、コストは 200 ～ 300 万人民元となります。超音波霧化スプレーに切り替えた後、実際のスラリー消費量はユニットあたりわずか 0.011 ～ 0.013 g、年間合計 2.2 ～ 2.6 トンとなり、コストは 110 ～ 130 万人民元に削減され、年間約 100 万人民元のコスト削減につながります。

 

IV.低温膜形成 + 強力な相溶性 - 感熱性/特殊な絶縁材料に最適
一部のハイエンド バッテリー タブでは、感熱性の絶縁材料（エラストマーを含む、耐熱温度が 80 度以下の PVDF 複合スラリーなど）や腐食性のスラリー（フッ素ポリマー ディスパージョンなど）が必要です。{0}}従来の溶射（100 度以上の加熱が必要）は材料の分解を引き起こす可能性があり、高圧溶射ではノズルのスラリー腐食により機器の故障が発生する傾向があります。-

超音波噴霧の利点: 超音波霧化は振動によってのみ発熱し、霧化ゾーンの温度は 50 度以下です。これにより、熱に弱い材料の弾性と断熱特性が維持され、ポリマー鎖の切断が防止されます。-

 

ノズルは PTFE、セラミック、ハステロイなどの耐食性材料で作ることができ、フッ素や弱酸、弱アルカリを含む腐食性スラリーにも対応しているため、機器腐食のリスクがありません。{0}

ケーススタディ: 全固体電池会社-は、ポリエーテルエーテルケトン (PEEK) を含む弾性絶縁スラリーを使用しました (耐熱性 70 度以下)。従来の溶射では、120 度に加熱するとスラリーが分解し、コーティングの絶縁抵抗が 10¹²Ω から 10⁸Ω に低下しました。超音波霧化スプレー（室温成膜）に切り替えることにより、塗膜の絶縁抵抗は10¹²Ωを維持し、弾性率はタブ折り曲げの要件を満たしました（1000回折り曲げても亀裂なし）。