Cilat masa kujdesi duhet të merren kur përgatiten bateritë me gjendje të ngurtë brenda një kutie me doreza?

Në kërkimin dhe zhvillimin si dhe në prodhimin e baterive me gjendje të ngurtë, materiale të tilla janë shumë të ndjeshme ndaj lagështirës dhe oksigjenit, prandaj mjedisi i zakonshëm i ajrit nuk është i përshtatshëm për kërkesat eksperimentale. Kutia e dorëzimit me gaz inerte, si pajisja kryesore për krijimin e një mjedisi "ultra-të pastër, me lagështi dhe oksigjen të ulët", përcakton drejtpërdrejt suksesin ose dështimin e prodhimit të baterive me gjendje të ngurtë dhe riprodhueshmërinë e të dhënave bazuar në parametrat e saj teknikë.

I. Kontroll i ngushtë i niveleve të ulëta të ujit dhe oksigjenit: Ruajtja e një mjedisi ekstrem "Dy Zero" me <1ppm

Shumë materiale kryesore në bateritë me gjendje të ngurtë janë shumë të ndjeshme ndaj hidrolizës me sasi të vogla lagështire, duke çliruar gazin sulfid-hidrogjen, i cili është shumë i helmit dhe i zjarrosh; ndërsa anodat e litiumit janë shumë të prirura për pasivizim të sipërfaqes nën ndikimin e oksigjenit, duke prekur transportin e joneve.

Para se të kryhen operacionet kryesore si grinjimi, përzierja dhe shtypja e elektrolit të ngurtë, është thelbësore të sigurohet që përmbajtja e ujit dhe e oksigjenit brenda kutisë me doreza mbahet në një nivel shumë të ulët, konstant, më pak se 1 ppm. Kërkuesit duhet të monitorojnë në kohë reale tregimet e sensorëve të ujit dhe të oksigjenit brenda kutisë me doreza. Nëse ndodh ndonjë ndryshim, ekspozimi i materialeve të ndjeshme duhet të ndërpritet menjëherë.

II. Hyrja/dalja e materialeve dhe menaxhimi i kamerës së kalimit: Parandalimi i hyrjes së "lagështisë së zonës së vdekur"

Dëmtimi i mjedisit të brendshëm të kutisë me doreza rrjedh shpesh nga sasia e vogël e ujit të adsorbuar që sjellin materiale të jashtme. A do të jetë pastruesi prej qelqi, moldet prej çeliku inox apo materiat e para të elektrolit, sipërfaqet e tyre adsorbojnë një shtresë molekulare uji kur janë të ekspozuara në ajër.

Kur materialët hyjnë në kutinë me doreza, ata duhet të përfshihen në një zëvendësim rigoroz në kamerën e kalimit. Për prodhimin e baterive me gjendje të ngurtë, rekomandohet fort të përdoret një kamerë vakuumi prej çeliku inox me aftësi ngrohjeje. Në të njëjtën kohë me vakuumimin, pjekja me temperaturë të lartë e moldove, shishave të qelqit etj., mund të heqë plotësisht lagështinë e qëndrueshme që është ngjitur në sipërfaqe. Para çdo hapjeje të derës së brendshme të kamerës së kalimit, duhet të konfirmohet se cikli i vakuumit dhe i mbushjes ka arritur plotësisht standardin; hapja direkte e kamerës pa kalim ose me vakuum të papërsosur është plotësisht e ndaluar.

III. Mjedis me presion mikro-pozitiv dhe kontrolli i ndryshimeve të presionit: Parandalimi i rrjedhjes së jashtme

Tubat kutinë e dorezave mban një presion të vogël pozitiv në raport me jashtë për të parandaluar infiltrimin e atmosferës së jashtme. Megjithatë, gjatë operimit manual të dorezave ose lëvizjes së pajisjeve të mëdha të brendshme, presioni i brendshëm mund të ndryshojë drastikisht.

1. Gjatë fabricimit të baterive me gjendje të ngurtë, rekomandohet të vendosni lirisht intervalin e sigurt të operimit të kutisë me doreza në mes të +/-10 mbar dhe +/-15 mbar.

2. Gjatë operimit, butoni me këmbë duhet përdorur me shumë kujdes për të rregulluar manualisht shtypjen, duke shmangur dëmtimin e dorezave nga shtypja e papritur e lartë që shkaktohet nga futja e forcuar e dorës ose rrjedhja e papritur e ajrit nga jashtë që shkaktohet nga heqja e dorës nën shtypje negative.

3. Funksioni i mbrojtjes automatike të shtypjes të PLC-së duhet të jetë i aktivizuar. Në rast anomalije të papritur të shtypjes, sistemi duhet të mbyllë automatikisht ose të rikuperojë shtypjen.

IV. Shmangja e "helmimit" së kolonës së pastërtisë nga tretësit organikë dhe lëndët volatil

Disa procese të baterive me gjendje të ngurtë përfshijnë përdorimin e tretësve organikë si NMP, acetonitrili dhe ksileni për përgatitjen e pastës dhe tharjen.

Tretësit organikë në gjendje gazi, pasi hyjnë në kolonën e pastërtimit përmes sistemit të rrethullimit, mbulojnë lehtë sipërfaqet e filtrave molekulare dhe të katalizatorëve të bakrit, duke bërë që materialet e pastërtimit të "helmohen" dhe të humbasin efikasitetin. Prandaj, nëse eksperimenti përfshin avullimin e tretësit, para tubit të rrethullimit duhet të instalohet një purifikator i veçantë i tretësit ose një pajisje adsorbimi me karbon aktiv. Gjatë operacioneve të mëdha të avullimit të tretësit, rrethullimi kryesor i kolonës së pastërtimit duhet të ndërpritet përkohësisht, dhe duhet të përdoret funksioni i pastrimit të rezervuarit për të hequr avujt e tretësit. Rrethullimi kryesor i pastërtimit duhet të rinisur vetëm pasi avullimi është përfunduar, për të zgjatur jetëgjatësinë e pajisjes.

V. Përfundim

Prodhimi i baterive të gjëndjes së ngurtë me standard të lartë është një test rigoroz i "kontrollit të mikro-ambientit." Kuptimi dhe zotërimi i parametrave kryesorë të kutisë me doreza—nga sigurimi i hermetizimit vakuum të mbulesës prej çeliku inox 304 deri te mbajtja e saktë e përmbajtjes së ujit dhe oksigjenit, si dhe kontrolli i kamerës së kalimit të nxehtësisë nga burimi—është thelbësor. Vetëm duke integruar thellësisht këto karakteristika të pajisjeve në çdo hap eksperimental mund të evitohet me të vërtetë rreziku i degradimit të materialeve dhe të merren rezultate të hulumtimit të baterive të gjëndjes së ngurtë të sakta dhe të përsëritshme.