Როგორი საფრთხის შემცირების ღონისძიებები უნდა გატარდეს ხელოვნური გარემოს (გლოვ ბოქსის) შიდა სივრცეში მყარი ელექტროლიტის აქუმულატორების მზადების დროს?

Მყარი ელექტროლიტის აკუმულატორების კვლევისა და შექმნის პროცესში მასალები ძალზე მგრძნობარეა ტენისა და ჟანგბადის მიმართ, რაც ჩვეულებრივი ჰაერის გარემოს არ აკმაყოფილებს ექსპერიმენტულ მოთხოვნებს. ინერტული აირის ხელთათმანების ყუთი, როგორც "ულტრა-სუფთა, დაბალტენიანი და დაბალჟანგბადიანი" გარემოს შექმნის ძირეული მოწყობილობა, პირდაპირ განსაზღვრავს მყარი ელექტროლიტის აკუმულატორების წარმოების წარმატებას ან წარუმატებლობას და მის მიხედვით მიღებული მონაცემების ხელმეორედ მიღების შესაძლებლობას.

I. დაბალი ტენისა და ჟანგბადის დონეების მკაცრი კონტროლი: <1 ppm მნიშვნელობის "ორმაგი ნულის" ექსტრემალური გარემოს შენარჩუნება

Მყარი ელექტროლიტის აკუმულატორების ბევრი ძირეული მასალა ძალზე მგრძნობარეა მცირე რაოდენობის ტენის მიმართ და ჰიდროლიზდება, რის შედეგად გამოიყოფა ძალზე ტოქსიკური და ალყულის შესაძლებლობის მქონე წყალბადის სულფიდის აირი; ხოლო ლითიუმის მეტალის ანოდები ძალზე მგრძნობარეა ჟანგბადის გავლენის მიმართ და მის გავლენით ზედაპირზე პასივიზაცია ხდება, რაც იონების გადატანას აფერხებს.

Მყარი ელექტროლიტის შლის, შერევის და წნევის ძირითადი ოპერაციების შესრულებამდე საჭიროებს ხელოვნური გარემოს (glove box) ში წყლისა და ჟანგბადის შემცველობის მუდმივად დაბალ დონეზე (<1 ppm) შენარჩუნებას. კვლევადი პერსონალმა უნდა მონიტორინგი ახორციელოს ხელოვნური გარემოს ში მოთავსებული წყლისა და ჟანგბადის სენსორების მაჩვენებლებზე რეალურ დროში. ნებისმიერი მერყეობის შემთხვევაში მგრძნობიარე მასალების გარემოს შეხება Non-Stop უნდა შეწყდეს.

II. მასალების შეტანა/გატანა და გადასვლელი კომპარტამენტის მართვა: „მკვდარი ზონის ტენის“ შეღების თავიდან აცილება

Ხელოვნური გარემოს ში გარემოს დამახინჯების მიზეზი ხშირად არის გარე მასალების მიერ შეტანილი წყლის მიკროსკოპული რაოდენობა. ეს შეიძლება იყოს მინის ჭურჭელი, სტაინლესი ფორმები ან ელექტროლიტის საწყისი მასალები — ყველა მათგანი ჰაერში გამოყენების დროს ზედაპირზე მოლეკულურ დონეზე წყლის ფილმს იშლის.

Როდესაც მასალები შედიან ხელთათმანებიან კორპუსში, ისინი უნდა გადაიტანონ გადასვლის კომპარტამენტში საჭიროების მიხედვით მკაცრად. სოლიდური სტატუსის ბატარეების წარმოების დროს ძალზე რეკომენდებულია გამოყენება მოცულობის შემცირების შესაძლებლობით და გახურების ფუნქციით მორგებული ნეიროსტაინის ფოლადის გადასვლის კომპარტამენტი. ერთდროულად მოცულობის შემცირების პროცესში ფორმების, გამართული ბოთლების და სხვა საგნების მაღალტემპერატურიანი გახურება საშუალებას აძლევს საბოლოოდ მოეხსნოს ზედაპირზე დაკავშირებული მტკნარი ტენი. გადასვლის კომპარტამენტის შიგა კარის ყოველ გახსნამდე უნდა დარწმუნდეთ, რომ ვაკუუმში შევსების ციკლი სრულად არის დასრულებული; გადასვლის კომპარტამენტის პირდაპირ გახსნა გადასვლის გარეშე ან არასაკმარისი ვაკუუმით კატეგორიულად აკრძალულია.

III. მიკრო-დადებითი წნევის გარემო და წნევის რყევების კონტროლი: გარე გაჟონვის თავიდან აცილება

The rękавის ყუთი მას მინიმალურად დადებითი წნევით მოქმედებს გარე გარემოს მიმართ, რათა გარე ატმოსფეროს შეღწევა თავიდან იქნას აცილებული. თუმცა, ხელთათმანების ხელით მართვის ან დიდი შიგა აღჭურვილობის მოძრაობის დროს შიგა წნევა მკვეთრად შეიძლება რყევების განიცდეს.

1. მყარი ელექტროლიტის ბატარეების წარმოების დროს რეკომენდებულია ხელოვნურად დაყენებული გარემოს დაცული გარემოს (glove box) უსაფრთხო ექსპლუატაციის წნევის დიაპაზონი დაიყენოს ±10 მბარ-დან ±15 მბარ-მდე.

2. ექსპლუატაციის დროს ფეხის გადამრთველი უნდა გამოყენებული იქნას მოხერხებულად, რათა ხელით წნევა მანუალურად დაირეგულირდეს; ამით თავიდან იქნება არიდებული ხელის ძალიან ძლიერი ჩაყენების გამო გამოწვეული წნევის სიმაღლის შედეგად ხელთათმანების ზიანება ან ხელის ამოღების შედეგად წარმოქმნილი უარყოფითი წნევის სიმაღლის გამო გარე ჰაერის უკან დაბრუნება.

3. PLC-ის ავტომატური წნევის დაცულობის ფუნქცია აუცილებლად უნდა იყოს ჩართული. გარეგნული წნევის ანომალიის შემთხვევაში სისტემამ ავტომატურად უნდა გამორთოს ან შეავსოს წნევა.

IV. ორგანული ხსნარებისა და აირადი ნივთიერებების გამო გასუფთავების სვეტის „გამოიწვიოს“ თავიდან არიდება

Ზოგიერთი მყარი ელექტროლიტის ბატარეის პროცესი მოიცავს NMP, აცეტონიტრილი და ქსილენის მსგავსი ორგანული ხსნარების გამოყენებას სუსპენზიის მომზადებისა და გამოშრობის დროს.

Გაზისებრი ორგანული ხსნარები, რომლებიც ცირკულაციური სისტემის მეშვეობით შედიან სუფთავების სვეტში, ადვილად ფარავენ მოლეკულური სივრცეებისა და სპილენძის კატალიზატორების ზედაპირებს, რის გამოც სუფთავების მასალები „გამოიყენება“ და კარგავენ ეფექტურობას. ამიტომ, თუ ექსპერიმენტში ჩართულია ხსნარების აორთქლება, ცირკულაციური მილსახლის წინ აუცილებლად უნდა დაყენდეს სპეციალიზებული ხსნარების სუფთავების მოწყობილობა ან აქტივირებული ნახშირის შთანთქვამოწყობილობა. დიდი მასშტაბის ხსნარების აორთქლების პროცესების დროს ძირითადი სუფთავების სვეტის ცირკულაცია დროებით უნდა შეწყდეს, ხოლო ტანკის გასუფთავების ფუნქცია უნდა გამოყენებულ იქნას ხსნარების წყლის პარის მოსაშორებლად. ძირითადი სუფთავების ცირკულაცია მხოლოდ აორთქლების დასრულების შემდეგ უნდა აღდგეს მოწყობილობის სიცოცხლის ხანგრძლივობის გასაზრდად.

V. დასკვნა

Მაღალი სტანდარტის სოლიდური სტატუსის ბატარეების წარმოება არის მკაცრი ტესტი „მიკროსკოპური გარემოს კონტროლის“ შესაძლებლობის შესახებ. ხელოვნური გარემოს ძირითადი პარამეტრების გაგება და მათი მორგება — 304 ნერგის მოყვანილი ფოლადის კარკასის ვაკუუმური ჰერმეტიკულობის უზრუნველყოფიდან მოწყობილობის წყლისა და ჟანგბადის შემცველობის სწორად შენარჩუნებამდე და საწყისი წყაროდან გახურების გადასვლელი კომპარტამენტის კონტროლამდე — ძალიან მნიშვნელოვანია. მხოლოდ ამ მოწყობილობის მახასიათებლების ღრმა ინტეგრაცია ყველა ექსპერიმენტულ ეტაპზე შეძლებს მასალის დეგრადაციის რისკის სრული თავიდან აცილებას და სოლიდური სტატუსის ბატარეების სწორი და განმეორებადი კვლევის შედეგების მიღებას.