Med den hurtige udvikling af moderne teknologi er lithiummetal faststofbatterier, som en effektiv og ren energilagringsenhed, blevet anvendt på mange områder, fra bærbare elektroniske enheder til nye energikøretøjer og endda energilagringssystemer i stor skala. Ydeevnen af lithiumbatterier er meget afhængig af kvaliteten og stabiliteten af deres interne materialer og komponenter, som er ekstremt følsomme over for fugt og ilt i miljøet. Handskebokse spiller en afgørende rolle i udviklingen af lithiumbatterier som en enhed, der kan give præcis kontrol over et vand- og iltfrit miljø.
Lithiumbatterimaterialers følsomhed over for vand og ilt
Elektrodematerialerne i lithiumbatterier, såsom grafitmateriale til den negative elektrode og lithiumkoboltoxid, lithiumjernfosfat, ternære materialer (nikkel-cobolt-manganoxid osv.) til den positive elektrode, samt elektrolytter, vil undergå en række uønskede reaktioner, når de kommer i kontakt med vand eller oxygen. Fugt kan reagere med lithiummetal eller lithiumsalt for at producere stoffer som lithiumhydroxid, som ikke kun forbruger den aktive lithiumkilde, men også kan føre til strukturel skade og ydeevneforringelse af elektrodematerialer. Oxygen kan oxidere elektrodematerialer, ændre deres kemiske sammensætning og elektrokemiske egenskaber, såsom at ændre gitterstrukturen af positive elektrodematerialer, reducere deres ledningsevne og lithiumiondiffusionsevne. Derudover kan sidereaktioner forårsaget af vand og ilt også producere gasser, hvilket fører til en stigning i batteriets indre tryk og udgør en sikkerhedsrisiko, hvilket i alvorlig grad påvirker de vigtigste præstationsindikatorer såsom kapacitet, cykluslevetid og opladningseffektivitet for lithiumbatterier.
Anvendelse af handskeboks i forberedelse af elektrodemateriale
1. Råvareforarbejdning
I den indledende fase af forberedelse af elektrodemateriale skal forskellige råmaterialer såsom metaloxidpulver, lithiumsalte osv. vejes nøjagtigt og forbehandles i en handskeboks. På grund af disse råmaterialers følsomhed over for vand og ilt kan det vandfri og iltfri miljø i handskerummet (normalt med et fugtindhold på mindre end 1 ppm og et iltindhold på mindre end 1 ppm) effektivt forhindre råmaterialerne i at absorbere fugt eller blive oxideret under vejningsprocessen, hvilket sikrer renheden af materialernes renhed og størkometrisk forhold. For eksempel ved fremstilling af lithiumjernphosphatkatodematerialer er nøjagtige forhold mellem jernkilde, lithiumkilde og fosforkilde grundlaget for at opnå højtydende materialer, og handskebokse giver pålidelige garantier for denne proces.
2. Blanding og sintring
De vejede råvarer blandes i en handskeboks, og forskellige råmaterialer blandes ensartet ved hjælp af mekaniske blandingsmetoder såsom kuglefræsning. Den efterfølgende sintringsproces udføres sædvanligvis i en handskeboks eller en ovn med inert atmosfære forbundet med den. Under sintringsprocessen hjælper et vandfrit og iltfrit miljø med at danne en ensartet krystalstruktur og undgå dannelse af urenheder. For eksempel, til sintring af ternære positive elektrodematerialer, kan passende temperatur- og atmosfæremiljø i et handskerumssystem jævnt fordele elementer som nikkel, kobolt og mangan i krystalstrukturen, hvilket forbedrer materialets elektrokemiske ydeevne.
Anvendelse af handskerum i lithium batterienhed
1. Polær behandling
De forberedte positive og negative elektrodeark skal behandles yderligere i en handskeboks før samling, såsom belægning med klæbemiddel, tørring og andre operationer. Disse operationer udføres i et vandfrit og anaerobt miljø for at forhindre kontaminering eller oxidation af elektrodeoverfladen, hvilket sikrer elektrodens fladhed og ensartet fordeling af aktive stoffer. For eksempel kan polyvinylidenfluorid (PVDF) klæbemidlet, der er coatet på polarisatoren, undergå hydrolyse i nærværelse af vand og oxygen, hvilket påvirker dets bindingsevne. Handskerummets miljø undgår effektivt dette problem.
2. Batterisamlingsproces
Samlingen af batterier, herunder processen med at samle komponenter som positive og negative elektroder, separatorer og elektrolytter til battericeller, er alt sammen gennemført i et handskerum. Efter at have stablet eller viklet polarisatoren og membranen i den beregnede rækkefølge, sprøjtes en præcis mængde elektrolyt ind i handskerummet. Elektrolytter indeholder generelt lithiumsalte og organiske opløsningsmidler, som er ekstremt følsomme over for vand og ilt. Handskerummet sikrer, at elektrolytten ikke kommer i kontakt med vand og ilt under injektionsprocessen, hvilket forhindrer dens nedbrydning og nedbrydning og sikrer derved, at batteriet kan fungere normalt og have en god ydeevne.
Anvendelse af handskerum i ydeevnetestning af lithiummetal-solid state-batterier
Forberedelse af testprøver
Før udførelse af batteriydelsestests, såsom opladnings- og afladningstests, cykluslevetidstester, rateydelsestests osv., skal testprøverne pakkes og tilsluttes i en handskeboks. For knap- eller cylindriske batterier er det også nødvendigt at arbejde i et handskerum, når elektroderne testes for at forhindre oxidation eller kontaminering af forbindelsesdelene og sikre nøjagtigheden og pålideligheden af testdataene.
Handskebokse spiller en vigtig rolle i forskellige aspekter af lithium metal solid-state batteri forskning og udvikling, fra forberedelse af elektrodemateriale, batterisamling til ydeevnetest. Det giver en meget stabil og kontrollerbar atmosfære fri for vand og ilt til forskning og udvikling af lithiumbatterier, der effektivt undgår de negative virkninger af vand og ilt på lithiumbatterimaterialer og -komponenter, hvilket sikrer nøjagtigheden og pålideligheden af forsknings- og udviklingsprocessen.
