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超声波技术在锌银电池极片清洗中的应用

[导读]将超声波应用于锌银电池极片清洗过程中,提高清洗效果和效率,有利于锌银电池性能的提升。通过研究极片超声清洗的适用性、超声清洗参数、超声清洗对极片强度的影响等,对试验结果进行比对分析,并对采用超声波清洗制作的锌银电池干态贮存性能进行考核。

超声波清洗器的清洗效率被国际公认为当前效率最高,效果最好的清洗方式,其清洗效率达到了 98% 以上,清洗洁净度也达到了最高级别。主要优点为:清洗速度快,清洗效果好,清洁度高,工 作清洁度一致,对工作表面无损伤;可对深孔、细缝和工作隐蔽处清洗,清洗精度高。广泛应用于各种复杂结构零件的清洗,但在电池极片清洗行业中尚未见相关应用的报道。


超声波清洗作用包括超声波本身具有的能量作用,真空洞穴破坏时产生的能量作用以及超声波对清洗液的搅拌流动作用这三种作用,分别称为加速度作用、空化作用和直进流作用。当使用超声波频率 28~100 kHz 范围内时,超声波的三种作用都存在。当频率比较低的时候,其作用的是空化作用,当频率特别高的时候,起主要作用的是加速度作用与直进流作用。锌银电池极片经过化成工序后,KOH 化成液已经充分浸润,OH - 存在于正负极片的孔隙中,要快速彻底地将极片孔隙中的 OH - 清洗干净存在一定难度,传统工艺利用长时间的纯水浸泡使孔隙中的 OH - 自然扩散、分散至纯水中,清洗时间长,清洗效果受众多因素影响,也很难达到最佳,并且清洗一致性较差。


超声波清洗的工作频率根据清洗对象,大致可分为三个频段:低频超声清洗(20~50 kHz),高频超声清洗(50~200 kHz)和兆赫超声清洗(700 kHz~1 MHz 以上)。频率越高,空化泡产生越少,清洗过程越轻柔。本次试验选取常用的超声波清洗设备,基准频率为 25 kHz,调节其功率参数验证不同参数的清洗效果。对经过最大超声波功率、时间和次数的极片进行极片表观放大观察,用高倍放大镜观察超声波空化效应形成表面冲击情况,见图 7,未观察到明显的超声波空化冲击形成的点蚀,进一步证明设定试验参数下的超声波清洗不会对极片物理性能造成影响。




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