Ekstrüzyon kaplama conta şekli kutup parçasının kalın kenar fenomenini çözmek için optimize edilmiştir

Yarık ekstrüzyon kaplama teknolojisi gelişmiş bir tahmine dayalı kaplama teknolojisidir. Kaplama sırasında, ekstrüzyon kalıp içine beslenen tüm sıvı substrat üzerinde bir kaplama oluşturur. Bu nedenle, ıslak kaplamanın yüzey yükü bulamaç besleme hızı ve kaplama hızı değiştirilerek doğru bir şekilde kontrol edilebilir. Kaplama işlemi Şekil 1'de gösterilmiştir. Belirli bir bulamaç akışı ekstrüzyon kafasının besleme portundan kalıbın iç boşluğuna girer ve istikrarlı bir basınç oluşturur. Bulamaç nihayet kalıp yarık çıkışında dışarı püskürtülür ve folyo üzerine kaplanır. Malzeme üzerinde, kaplama bir fırında kurutulur.

Kaplama işlemi sırasında, bulamacın akışkan özellikleri nedeniyle, FIG'de gösterildiği gibi yarım ay şeklinde bir özellik oluşturmak kolaydır. Kaplama işlemi sırasında, kutup parçasının kenarında kalınlıkta ani bir artış görünümüne "kalın kenar" fenomeni denir. Bu kalın kenar fenomeni istenmeyen bir durumdur ve pil işlemi, pil performansı ve tutarlılığı ile ilgili sorunlara neden olur.

Ekstrüzyon kaplamasının akış alanı özellikleri ve kaplamanın kalın kenarları olgusu ile ilgili yazı aşağıdaki gibi özetlenmiştir:

(1) Lityum-iyon pil direği parçaları için yarık ekstrüzyon kaplamasının akış alanı özelliklerini analiz etmek

(2) Lityum pil direği parçaları ve çözeltileri ekstrüzyon kaplama kalın kenar fenomeni

Lityum-iyon pil direği parçalarının kaplaması genellikle üst ve alt kalıp kafaları arasında sabit conta tarafından akış kanalının tasarımı yoluyla şerit şeklinde direk parçaları, üretim gerektirir, böylece şerit şeklinde kaplama hazırlanması gerçekleştirmek için (Şekil 2 gösterildiği gibi) . Contanın şekli kalıptaki sıvının hız dağılımını etkiler ve sonuçta kaplamanın morfolojisini, özellikle de kaplama kenarının morfolojisini etkiler. Yarık contanın çıkış şeklinin optimize edilebısı bulamaç akış hızının yönünü ve boyutunu değiştirebilir, kenar bulamacının stres durumunu azaltabilir ve kaplamanın kalın kenar fenomenini zayıflatabilir veya ortadan kaldırabilir. Bu makalenin örneğinde conta şekli optimizasyonu kutup parçasının kalın kenarı fenomenini çözmek için bir referans sağlar.

Gui Hua Han ve ark. conta şekilleri dört tür tasarlanmıştır. Bilgisayar simülasyonu ve deney kombinasyonunu kullanarak, Newton sıvısını örnek alarak, conta şeklinin kalıp çıkışındaki bulamaç hızı dağılımı ve kaplama penceresi üzerindeki etkisini incelediler. Çalışmada, contanın orta parçasının sadece şekil optimizasyonu dikkate alınmalıdır (Şekil 2). Dört conta spesifikasyonuna karşılık gelen iç koşucular Şekil 3'te gösterilmiştir:

case1: Contanın genişlik boyutu 10mm'de değişmeden kalır ve her akış kanalının karşılık gelen boyutu 20mm'de değişmeden kalır;

case2: Conta genişliği çıkış yakınında 5mm'den 10mm'ye kadar genişletilir ve paralel bir genişlik tutar;

case3: Conta genişliği doğrudan çıkışta 10mm 5mm genişletilir;

Kasa4: Contanın genişliği 15mm'den 10mm'ye düşürülür ve daha sonra paralel bir genişlik tutar.

Deneysel sıvı gliserin sulu çözeltisidir (80:20, wt%), viskoziteli 0.045 Pa's, yüzey gerilimi 0.066 N/m ve yoğunluk 1210kg/m3'tür.

Şekil 4, bilgisayar simülasyonu ile elde edilen kalıp genişliği yönü boyunca kalıp çıkışındaki contaların dört spesifikasyonunun hız dağılımını gösterir:

case1: Koşucunun boyutu değişmeden kalır ve kalıp çıkışındaki genişlik yönündeki hız nispeten dengelidir;

case2: Conta genişlediğinde, akış kanalı küçülür ve sıvının hızı die'nin ortasındaki oranda artar;

case3: Conta genişlediğinde, akış kanalı küçülür ve kalıp ortasındaki sıvının hızı artar ve artış case2'den daha belirgindir;

Case4: Conta küçüldüğünde akış kanalı genişler ve kalıp ortasındaki sıvının hızı azalır.

Kalıp çıkışının hız dağılımı kaçınılmaz olarak kaplamanın kalınlığını etkileyecektir. Lityum-iyon pil bulamacının doğası gereği, kaplama kalınlığı kolayca kalın kenarlar fenomenine yol açacaktır. Bastırmak ve hatta kalın kenar fenomeni ortadan kaldırmak. Gerçek üretimde, yukarıdaki conta tasarımına başvurabilir, gerçek duruma göre proses parametrelerini geliştirebilir ve kalın kenar fenomenini çözebilirsiniz.

Şekil 5, contaların dört spesifikasyonuna karşılık gelen akış kanalı sıvısının gerinim hızı dağılımını gösterir. (a) ile karşılaştırıldığında, (b) ve (c) akış kanalları daha geniştir ve sıvının gerilme hızı daha düşüktür ve (d) ) Genel akış kanalı daha dar, sıvı gerinim hızı daha yüksek ve sıvı basıncı da daha fazladır. Ancak, (b), (c) ve (d) tüm nispeten büyük gerinim oranları ile bölgeler var. Newton dışı lityum-iyon pil macunları için, gerinim hızındaki değişiklikler viskozite gibi macun özelliklerini değiştirebilir.

Buna ek olarak, kalıp ve folyo arasındaki akış alanıanalizine göre, sıvının üst akış kanalı sıvı seviyesi kalıp dudağının dışına yakın olduğunda, bulamaç sızıntısı oluşabilir (Şekil 6a'da gösterildiği gibi) ve üst akış kanalı sıvı seviyesi dudak iç tarafı çıktığında kalıp başlığına yakındır , akış alanının kararsızlığa ve akış alanının çökmesine neden olmak kolaydır (Şekil 6b'de gösterildiği gibi). Kaplama penceresi üst koşucunun sıvı seviyesine göre değerlendirildi ve dört conta spesifikasyonu bulundu ve buna karşılık gelen kaplama pencere aralığı değişti. Şekil 7'de gösterildiği gibi, case2, case3 ve case4'ün kaplama pencereleri azaltıldı, kararlı kaplama işlemine karşılık gelen parametre aralığı daha küçüktür. Kaplama kaplama penceresinde çalıştırılamazsa, kaplama daha belirgin düzensizliğe daha yatkındır.

Şekil 6: Kalıp ve folyo arasındaki akış alanının şematik diyagramı: (a) Üst koşucunun sıvı seviyesi, sızıntıya neden olan kalıp dudağının dış tarafına yakındır; (b) Üst koşucunun sıvı seviyesi kalıp dudağının iç çıkışına yakındır ve akış alanı çöker

Şekil 7 Contaların dört özelliğine uygun kaplama pencereleri