超聲波清洗在鋰電池轉(zhuǎn)接頭上的應(yīng)用

2021-07-28 16:31

鋰離子電池出廠前，要進(jìn)行內(nèi)部電能激活，采用專用的化成設(shè)備對單個電池反復(fù)充放電。目前多數(shù)化成設(shè)備的充放電方式是：化成設(shè)備的輸出端壓在電池極柱上，形成電流回路，完成電池的充放電。電池極柱結(jié)構(gòu)不同，有螺紋型和平面型，螺紋型的電池極柱面積小于充放電設(shè)備的輸出端，充放電設(shè)備的輸出端無法完全接觸到電池極柱，需要引入轉(zhuǎn)接頭作為中介，擴(kuò)充電池極柱面積，保證充放電設(shè)備和電池接觸良好。由于使用頻率高、頻繁接觸指紋，使用環(huán)境中接觸電解液，因此轉(zhuǎn)接頭極易被污染，需要頻繁清洗。常規(guī)的水浸泡無法溶解轉(zhuǎn)接頭表面的電解液和油漬，超聲波作為近幾年的一個新興技術(shù)，在工業(yè)清洗中的應(yīng)用日趨成熟，采用超聲波清洗轉(zhuǎn)接頭能夠有效、高速地去除轉(zhuǎn)接頭表面的污漬。
 
1、超聲波清洗的原理
超聲波是一種頻率超出人類聽覺范圍20kHz以上的聲波，超聲波清洗原理是由超聲波發(fā)生器發(fā)出高頻振蕩信號，通過換能器轉(zhuǎn)換成機(jī)械振蕩傳播到介質(zhì)，使清洗液隨超聲波頻率一起振動，振動過程中產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的50～500μm的微小氣泡。這些氣泡在超聲波縱向傳輸?shù)呢?fù)壓區(qū)形成、生長，而在正壓區(qū)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時，氣泡迅速增大，然后突然閉合。并在閉合時產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓，破壞不溶性污物而使他們分散于清洗液中，當(dāng)固體粒子被油污裹著黏附在清洗件表面時，油被乳化，固體粒子脫落，從而達(dá)到清洗件凈化的目的。
 
2、超聲波的參數(shù)選擇
轉(zhuǎn)接頭材質(zhì)是導(dǎo)電性良好的黃銅，由于黃銅易氧化，因此在表面鍍了一層銀白色的鉻，鉻材質(zhì)較硬，容易脫落，所以不宜采用硬力擦拭。轉(zhuǎn)接頭結(jié)構(gòu)采用螺紋結(jié)構(gòu)，如圖1所示，螺紋較細(xì)，縫隙處手工不易清洗。轉(zhuǎn)接頭材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的特殊性決定了超聲波的參數(shù)，主要有以下幾方面。圖1轉(zhuǎn)接頭結(jié)構(gòu)

2.1超聲波功率
超聲波清洗的關(guān)鍵在于空化作用，空化作用的強(qiáng)度又取決于超聲波功率。通常在單位面積超過0.3W超聲功率時，超聲波強(qiáng)度越大，空化作用越明顯，清洗作用越好。但隨著超聲功率變大，清洗液溫升速度也隨之增高，高溫加速清洗液溶與轉(zhuǎn)接頭污漬的反應(yīng)速度，也容易造成脫鉻現(xiàn)象。因此，清洗轉(zhuǎn)接頭時，超聲波功率并非越大越好，選擇0.3～0.5W是非常合適的。

2.2超聲波頻率
空化作用還與超聲波頻率有關(guān)，空化的產(chǎn)生存在著一個最小的臨界幅度，即空化是隨著頻率的升高而降低的。目前超聲波清洗機(jī)的工作頻率根據(jù)清洗對象，大致分為3個頻段：低頻超聲清洗（20～50kHz）、高頻超聲清洗（50～200kHz）和兆赫超聲清洗（700～1000kHz）。低頻超聲清洗適用于大部件表面或者污物和清洗件表面結(jié)合強(qiáng)度高的場合；高頻超聲清洗適用于計(jì)算機(jī)、微電子元件的精細(xì)清洗；兆赫超聲清洗適用于集成電路芯片、硅片及薄膜等的清洗。轉(zhuǎn)接頭螺紋部分污漬附著較難清洗，且并非高精密度工件，低頻超聲清洗即可滿足使用要求，因此，選擇頻率20～50kHz的超聲波。

2.3清洗溶液的選擇
空化也與液體的表面張力有關(guān)，張力大則不容易產(chǎn)生空化，但是當(dāng)聲強(qiáng)超過空化閾值時，空化泡崩潰釋放的能量也大，有利于清洗。高蒸氣壓的液體會降低空化強(qiáng)度，而液體的粘滯度大也不容易產(chǎn)生空化，因此蒸氣壓高和黏度大的清洗劑都不利于超聲清洗。清洗劑的選擇要從2個方面考慮，一方面要從污物的性質(zhì)來選擇化學(xué)作用效果好的清洗劑；另一方面要選擇表面張力、蒸氣壓及黏度合適的清洗劑。經(jīng)過綜合分析試驗(yàn)，選擇奧斯克-Ⅱ清洗劑，與純水按照一定比例混合后作為清洗溶液對轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行超聲波清洗。

2.4溫度一般超聲波在30～40℃時空化************，如添加清洗劑則溫度越高，作用越顯著。但是，溫度過高氣泡中的蒸氣壓增大，空化強(qiáng)度會降低，所以溫度的選擇要考慮對空化強(qiáng)度的影響，也要考慮清洗液的化學(xué)清洗作用。每一種液體都有一空化活躍的溫度，水較適宜的溫度是60℃左右，此時空化最活躍。
 
由于超聲波的能量能夠穿透細(xì)微的縫隙和小孔，故能夠清洗到人工無法觸及的部位。轉(zhuǎn)接頭由于數(shù)量多，螺紋密，故手工清洗時難以一一清洗徹底，經(jīng)過車間使用驗(yàn)證，用超聲波清洗可以保證清洗質(zhì)量，效果良好。