Kādas piesardzības pasākumus jāievēro, sagatavojot cietvielas akumulatorus cimdiņu kastē?

Cieto bateriju pētniecības un izstrādes, kā arī ražošanas procesā materiāli ir ārkārtīgi jutīgi pret mitrumu un skāliskumu, tāpēc parastās gaisa vides nav piemērotas eksperimentālajām prasībām. Inertās gāzes rokturis kā galvenais aprīkojums, kas nodrošina "ultratīru, zema mitruma un skāliskuma" vidi, tieši nosaka cieto bateriju ražošanas panākumus vai neveiksmi, kā arī datu reproducējamību, balstoties uz tā dažādajiem tehniskajiem parametriem.

I. Stingra zema mitruma un skāliskuma līmeņa kontrole: uzturēt "divu nulles" ekstrēmu vidi ar <1 ppm

Daži galvenie materiāli cietajās baterijās ir ārkārtīgi jutīgi pret hidrolīzi pat mikroskopiskos mitruma daudzumos, izdalot ļoti toksisku un degunu sērūdeņraža gāzi; savukārt litija metāla anodi ir ārkārtīgi pakļauti virsmas pasivizācijai skāliskuma ietekmē, kas ietekmē jonu transportu.

Pirms veikt galvenās darbības, piemēram, cietā elektrolīta sasmalcināšanu, maisīšanu un presēšanu, ir būtiski nodrošināt, ka cimdu kastē esošā ūdens un skābekļa koncentrācija pastāvīgi paliek ļoti zema — mazāka par 1 ppm. Pētniekiem reāllaikā jāuzrauga cimdu kastes ūdens un skābekļa sensoru rādījumi. Ja rodas jebkādas svārstības, jāaptur jutīgo materiālu pakļaušana vides ietekmei.

II. Materiālu ievadīšana/izvadīšana un pārejas kameru pārvaldība: „mirušās zonas mitruma” ieviešanas novēršana

Cimdu kastes iekšējās vides pasliktināšanās bieži rodas no ārējo materiālu līdz ar sevi uzņemtās nelielas ūdens daudzuma. Vai nu tas ir stikla trauki, nerūsējošā tērauda formas vai elektrolīta izejvielas — to virsmas gaisā nonākot piesūc slāni molekulārā līmenī esoša ūdens.

Kad materiāli iekļūst cimdu kastē, tiem pārejas kamerā jāiziet stingrā aizvietošanas procedūrā. Cietvielas akumulatoru ražošanai ir ļoti ieteicams izmantot nerūsējošā tērauda vakuuma pārejas kameru ar apsildes iespējām. Vienlaikus ar vakuumēšanu augstas temperatūras apkure var pilnībā noņemt noturīgo mitrumu, kas piesūcās formas, stikla pudelēm utt. virsmām. Pirms katras pārejas kameras iekšējās durvis atver, jāpārliecinās, ka vakuumapgādes cikls pilnībā ir sasniedzis standarta prasības; tieša kameru atvēršana bez pārejas vai nepietiekama vakuumspiediena apstākļos ir stingri aizliegta.

III. Mikropozitīva spiediena vide un spiediena svārstību kontrole: Ārējās noplūdes novēršana

The apvalka uztur nedaudz pozitīvu spiedienu attiecībā pret ārējo vidi, lai novērstu ārējās gaisa masas iekļūšanu. Tomēr, veicot manuālas darbības ar cimdiem vai lielu iekšējo aprīkojumu pārvietojot, iekšējais spiediens var stipri svārstīties.

1. Cieto elektrolīta akumulatoru izgatavošanas laikā ieteicams brīvi iestatīt cimdiņu kastes drošā darbības spiediena diapazonu no +/-10 mbar līdz +/-15 mbar.

2. Darbības laikā kājpedālim jālieto prasmīgi, lai manuāli pielāgotu spiedienu, izvairoties no pēkšņa augsta spiediena bojājumiem cimdiem, ko izraisa spēcīga rokas ievietošana, vai pēkšņa negatīva spiediena radīšanas ārējā gaisa atpakaļplūsma, ko izraisa rokas izņemšana.

3. Jāieslēdz PLC automātiskā spiediena aizsardzības funkcija. Neplānotas spiediena anomālijas gadījumā sistēmai jāizslēdzas vai jāpapildina spiediens.

IV. Organisko šķīdinātāju un летīgo vielu izraisītās attīrīšanas kolonnas „intoksikācijas“ novēršana

Daži cieto elektrolītu akumulatoru procesi ietver organisko šķīdinātāju, piemēram, NMP, acetonitrilu un ksilolu, izmantošanu maisījuma sagatavošanai un žāvēšanai.

Gāzveida organiskie šķīdinātāji, nonākot caur cirkulācijas sistēmu tīrīšanas kolonnā, viegli pārklāj molekulāro sītāju un vara katalizatoru virsmas, tādējādi izraisot tīrīšanas materiālu „indēšanu“ un neefektivitāti. Tāpēc, ja eksperimentā notiek šķīdinātāju iztvaikošana, cirkulācijas cauruļvada priekšā jāuzstāda īpašs šķīdinātāju tīrītājs vai aktivētā oglekļa adsorbcijas ierīce. Lielā apjomā veicot šķīdinātāju iztvaikošanu, galvenās tīrīšanas kolonnas cirkulāciju uz laiku jāizslēdz un jāizmanto tvertnes tīrīšanas funkcija, lai noņemtu šķīdinātāju tvaikus. Galvenās tīrīšanas cirkulāciju var atkārtoti ieslēgt tikai pēc iztvaikošanas pabeigšanas, lai pagarinātu aprīkojuma kalpošanas laiku.

V. Secinājums

Augstas kvalitātes cieto elementu akumulatoru ražošana ir stingrs „mikrovides kontroles” tests. Ir būtiski izprast un apgūt cieto elementu akumulatoru ražošanai izmantotās darbvirsmas galvenos parametrus — no 304. klases nerūsējošā tērauda korpusa vakuumblīvuma nodrošināšanas līdz precīzai ūdens un skābekļa saturu uzturēšanai un siltuma pārejas kameras regulēšanai no avota. Tikai dziļi integrējot šīs iekārtas īpašības katrā eksperimenta posmā, var patiešām novērst materiālu degradācijas risku un iegūt precīzus un atkārtojamus cieto elementu akumulatoru pētniecības rezultātus.