超聲波技術作為一種物理手段和工具,能夠在化學反應的介質中產(chǎn)生一系列接近的條件,能量不僅能夠激發(fā)或促進許多化學反應、加快化學反應速度,甚至還可以改變某些化學反應的方向,產(chǎn)生一些令人意想不到的效果和奇跡。
超聲波攪拌機可用于幾乎所有的化學反應,如萃取與分離、合成與降解、生物柴油生產(chǎn)、治理微生物、降解有毒有機污染物、生物降解處理、生物細胞粉碎、分散和凝聚等。
基于瞬時的聲空化效應,超聲波目前被人們用于微觀尺寸的攪拌。這種效應需要在相當高的超聲強度下產(chǎn)生,伴隨著微觀氣泡大量形成和生長。當氣泡尺寸達到某一臨界值,氣泡生長速率快速增加,然后瞬間破裂,形成沖擊波對團聚體進行分散,同時造成局部的高溫高壓(局部壓力可達上千個大氣壓)。
超聲攪拌發(fā)生的另外一個過程是液體的宏觀流動。空化氣泡濃度以發(fā)生器為中心沿軸線逐步降低,氣泡向低濃度區(qū)域擴散帶動液體流動,流動速度高達2m/s。這種流體流動足以提供充分的攪拌效果,無需增加額外的設備。
相對較低的超聲波頻率有利于漿料制備。通常在更低的輸入能量條件下,超聲波攪拌機能夠達到與基于流體力學技術的攪拌相同的效果。超聲波技術和球磨結合,以及添加表面活性劑的超聲波攪拌特別有利漿料制備。
超聲波攪拌技術的特點表明有可能在低溶劑含量條件下實現(xiàn)漿料顆粒均勻分散,這種高固含量技術也更加節(jié)能。就鋰離子電池漿料而言,高固含量也是有利的,因為固含量低漿料更容易發(fā)生沉降,導致活物質、導電劑和粘結劑的不均勻分布,在極片干燥過程中也會導致沿極片厚度方向孔分布不均勻。漿料固體沉降到底部,集中在集流體的附近,這也會限制鋰離子在此區(qū)域的傳輸。