Hverjar varúðarráðstafanir ættu að vera tekin við undirbúningi fastefnibattería inni í vinnuhandskápu?

Við rannsóknir og þróun á fastefnasbatteríum og framleiðslu þeirra eru efnið mjög viðkvæmt fyrir raki og súrefni, sem gerir venjulegar loftskilyrði óviðeigandi fyrir tilraunir. Það óhrært gas í händlakaskápnum, sem er lykilbúnaðurinn til að búa til "mjög hreint, lágt raki- og súrefnis" umhverfi, ákvarðar beint hvort framleiðsla fastefnasbattería heppnist eða ekki og endurteknanleika gagna í ljósi ýmissa tæknilegra stikla.

I. Ströng stjórn á lágu magni rakis og súrefnis: Viðhalda "tvöföldu núll" útrýminu með <1 ppm

Mörg kjarnuefni í fastefnasbatteríum eru mjög viðkvæm fyrir vatnshydrólýsu jafnvel við minnstu mengun af rakastofn, sem leidir til losunars á mjög eitruðu og brennanlegu vetnisulfídegasi; en litíummetallanódarnir eru mjög viðkvæmir fyrir yfirborðspassíverun undir áhrifum súrefnis, sem áhrifar jónaflutnings.

Áður en aðalvinnsluferlum eins og þurrkun, blöndun og þrýstingur fasts rafleiðis, er nauðsynlegt að tryggja að innihald vatns og súrefnis í vinnuskríninu sé stöðugt á mjög lágu stigi, <1 ppm. Rannsakendur ættu að fylgjast með lesingum á vatns- og súrefnissensörnum í vinnuskríninu í rauntíma. Ef einhverjar breytingar koma upp, ætti að hætta strax við útsetningu á viðkvæmum efnum.

II. Inntak/úttag efna og stjórnun yfirferðarskáls: Að koma í veg fyrir innflutning "dauðs svæðis" af raki

Uppruni ásældar innri umhverfis vinnuskrínisins er oftast smá magn af vötnu sem hefur tekið við á ytri efnum. Hvort sem það er glasvélar, rostfritt steálform, eða grunnefni rafleiðis, munu yfirborð þeirra taka við lag af vötnu á molekularu stigi þegar þau eru útsett fyrir loftið.

Þegar efni eru sett inn í vinnuskríninu verða þau að fara í gegnum strangan skiptiprocess í yfirlitsskálanum. Fyrir framleiðslu fastefna rafhlaða er mikið ráðlagt að nota vakúum-yfirlitsskál úr rostfritt stál með hitavirkni. Ásamt vakúumdrætti er hægt að baka form, glasflöskur o.s.frv. við háa hitastig til að fjarlægja ákveðið vönduða raki sem hefur fest sig á yfirborðinu. Áður en innri hurð yfirlitsskálunnar er opnuð í hvert sinn verður staðfest að vakúumfyllingarferillinn hafi náð staðlaðum gildum í fullu; óheimilt er að opna skáluna beint án yfirlits eða með ófullkomlega vakúum.

III. Umhverfi með lítillega jákvæða þrýsting og stjórnun á þrýstingsbreytingum: Að koma í veg fyrir útþrýstingu frá utan

Það handföngaskápur geymir lítillega jákvæðan þrýsting miðað við umhverfið til að koma í veg fyrir innþrýstingu úr ytri loftslaginu. Þótt þrýstingurinn inni geti breyst drastískt við handvirkni með vinnuhandskum eða hreyfingu stórra innri tæknisvara.

1. Við framleiðslu fastefnabattería er mælt með því að setja öryggisþrýstisvæði handskakassans frjálst á bilinu frá +/-10 mbar til +/-15 mbar.

2. Þegar kerfið er í reyndum notkun skal nota fótastýringuna áskiljanlega til að handvirkt stilla þrýstinn, til að koma í veg fyrir þrýstiskemmdir á höndvötnum sem orsakast af of miklu þrýsti við innsetningu hendsins eða af of miklu neikvæðu þrýsti sem getur valdið afturflæði ytri lofts við útsetningu hendsins.

3. Sjálfvirk öryggisþrýstifunktsjón PLC-mótefnisins verður að vera virk. Ef óvænt þrýstisvandamál kemur upp skal kerfið sjálfkrafa slökkva á sér eða bæta við þrýsti.

IV. Undvikun „eitrunar“ hreinsunarstulpunnar af lífrænum leysilögmálum og flýtur efni

Sumir ferli með fastefnabatteríur innihalda notkun lífrænna leysilaga eins og NMP, acetonitril og ksylén til undirbúnings blanda og þurrkun.

Gasförmlegar orgánískar leysimiðlar, eftir að þær hafa komið inn í hreinsunarsúluna gegnum umhverfisrásina, mynda auðveldlega þunnan lag af yfirborði molekulasíu og koparvaldandi efna, sem valdar „eitrun“ á hreinsunarefnum og gerir þau óvirka. Þess vegna, ef tilraunin felur í sér úrþyrn leysimis, verður að setja upp sérstaka leysimishreinsunaraðgerð eða koltvísilagsþurrkunaraðgerð áður en umhverfisrásin er tengd. Við stórscale úrþyrnaraðgerðir leysimis verður að loka tímabundið umhverfisrásinni í aðalhreinsunarsúlunni og nota hreinsunarfunktionu í öskunni til að fjarlægja leysimisguðu. Aðalhreinsunarrásin verður ekki endurupphafin fyrr en úrþyrnaraðgerðin er ljúkud til að lengja notkunartíma tæknisins.

V. Ályktun

Gerving háskilju fastefna rafhlaða er strang prófun á „stjórnun í mikro-miljó.“ Að skilja og meistara lykilvirkni handvöndunarinnar – frá því að tryggja vacúumþéttleika 304 rostfritt steinseyðis innihalds til nákvæmrar viðhalda vatns- og súrefnisinnihalds, og stjórna hitayfirferðarskápnum frá uppruna – er mikilvægt. Aðeins með því að sameina þessi eiginleika tæknis í hverri tilraunarásum getur verið fullkomlega forðast matérialsbrot og náð nákvæmum og endurteknum rannsóknar niðurstöðum á fastefna rafhlaðum.