Какви предпазни мерки трябва да се вземат при подготовката на твърдотелни батерии в ръкавица?

При изследването и разработката, както и при производството на твърдотелни батерии материалите са изключително чувствителни към влага и кислород, което прави обикновените въздушни среди неподходящи за експерименталните изисквания. Ръкавицата за съхранение с инертен газ, като основно оборудване за създаване на "свръхчиста среда с ниско съдържание на вода и кислород", директно определя успеха или неуспеха при производството на твърдотелни батерии и възпроизводимостта на данните въз основа на различните ѝ технически параметри.

I. Строг контрол върху ниското ниво на вода и кислород: Поддържане на "двойно нулево" екстремно окружение <1 ppm

Много от основните материали в твърдотелните батерии са изключително подложни на хидролиза дори при следи от влага, при което се отделя силно токсичен и запалим водороден сулфид; докато анодите от литиев метал са изключително склонни към повърхностна пасивация под влиянието на кислорода, което засяга транспорта на йони.

Преди извършване на основните операции, като шлифоване, смесване и пресоване на твърдия електролит, е от съществено значение да се гарантира, че съдържанието на вода и кислород в ръкавицата остава постоянно стабилно на изключително ниско ниво – по-малко от 1 ppm. Изследователите трябва да следят показанията на сензорите за вода и кислород в ръкавицата в реално време. При възникване на каквито и да било колебания трябва незабавно да се прекрати излагането на чувствителните материали.

II. Внасяне/изнасяне на материали и управление на преходната камера: предотвратяване на внасянето на "влага от мъртва зона"

Увреждането на вътрешната среда на ръкавицата често се дължи на следи от адсорбирана вода, внесена от външни материали. Независимо дали става дума за стъклени съдове, форми от неръждаема стомана или суровини за електролит, повърхностите им адсорбират тънък слой вода на молекулярно ниво при излагане на въздух.

Когато материали влизат в ръкавицата, те трябва да преминат строга замяна в преходната камера. При производството на твърдотелни батерии се препоръчва използването на вакуумна преходна камера от неръждаема стомана с възможност за нагряване. Едновременно с вакуумирането високотемпературното изпичане на форми, стъклени бутилки и др. може напълно да премахне упоритата влага, адсорбирана върху повърхността. Преди всяко отваряне на вътрешната врата на преходната камера трябва да се потвърди, че цикълът на вакуумно пълнене е напълно достигнал стандартните параметри; директното отваряне на камерата без преход или при недостатъчен вакуум е строго забранено.

III. Среда с микроположително налягане и контрол на колебанията на налягането: предотвратяване на външни течове

The кутия за ръкавици поддържа леко положително налягане спрямо външната среда, за да се предотврати проникването на външния атмосферен въздух. Въпреки това по време на ръчна работа с ръкавиците или при преместване на голямо вътрешно оборудване вътрешното налягане може да се променя рязко.

1. При производството на твърдотелни батерии се препоръчва да се зададе свободно безопасният диапазон на работно налягане на ръкавицата между +/-10 mbar и +/-15 mbar.

2. По време на експлоатацията трябва умело да се използва краковият превключвател за ръчна регулиране на налягането, за да се избегне внезапното високо налягане, което може да повреди ръкавиците при силно натискане с ръка, или внезапно отрицателно налягане, което може да доведе до обратен поток на външен въздух при изваждане на ръката.

3. Функцията за автоматична защита от налягане на ПЛК трябва да бъде активирана. При неочаквана аномалия в налягането системата трябва автоматично да изключи или да възстанови налягането.

IV. Предотвратяване на „отравянето“ на колоната за почистване от органични разтворители и летливи вещества

Някои процеси за производство на твърдотелни батерии включват използването на органични разтворители като NMP, ацетонитрил и ксилол за подготовката на суспензията и сушенето.

Газообразните органични разтворители, след като влязат в колоната за пречистване чрез циркулационната система, лесно образуват филм по повърхността на молекуларните сита и медните катализатори, което води до „отравяне“ и загуба на ефективност на материалите за пречистване. Следователно, ако експериментът включва изпаряване на разтворител, преди циркулационната тръбопроводна система трябва да се инсталира специален пречиствител за разтворители или устройство за адсорбция с активен въглен. При операции по изпаряване на големи количества разтворител основната циркулационна колона за пречистване трябва временно да се изключи, а функцията за почистване на резервоара трябва да се използва за отстраняване на парите от разтворителя. Основната циркулационна система за пречистване може да се включи отново едва след приключване на процеса на изпаряване, за да се удължи срокът на експлоатация на оборудването.

V. Заключение

Производството на твърдотелни батерии от високо качество е строг тест за „микроскопичен контрол на средата“. Разбирането и овладяването на основните параметри на ръкавицата — от осигуряване на вакуумна плътност на корпуса от неръждаема стомана марка 304 до прецизно поддържане на съдържанието на вода и кислород и контролиране на нагряващата преминаваща камера от източника — е от решаващо значение. Единствено чрез дълбоко интегриране на тези характеристики на оборудването във всеки експериментален етап може действително да се избегне риска от деградация на материала и да се получат точни и възпроизводими резултати от изследванията върху твърдотелни батерии.