چرا تولید باتری لیتیومی بدون جعبه دستکش کار نمی کند؟
مواد باتری لیتیومی سه ترس دارند: ترس از اکسیژن، ترس از رطوبت و ترس از آلودگی.
ترس از اکسیژن: مواد الکترود مثبت باتری های لیتیومی، مانند لیتیوم سه تایی و اکسید لیتیوم کبالت، خواص شیمیایی نسبتاً فعالی دارند و در تماس با اکسیژن واکنش نشان می دهند. این فرآیند شبیه زنگزدگی فلز است که در آن اکسیژن به تدریج ساختار ماده الکترود مثبت را فرسایش میدهد و باعث تغییراتی در آرایش اتمی داخلی و ترکیب شیمیایی آن میشود و در نتیجه بازده واکنش الکتروشیمیایی داخل باتری لیتیومی کاهش مییابد. در نتیجه مقدار الکتریسیته ای که باتری لیتیومی می تواند در حین شارژ و دشارژ ذخیره و آزاد کند کاهش می یابد که به آن کاهش ظرفیت باتری لیتیومی می گوییم. این به طور جدی بر عملکرد کلی و استقامت باتری تأثیر می گذارد.
ترس از رطوبت: حامل انتقال یون در باتری های لیتیومی الکترولیت است که حاوی حلال های آلی و نمک های لیتیوم است. رطوبت می تواند باعث هیدرولیز نمک های لیتیوم در الکترولیت شود و مواد خورنده ای مانند اسید هیدروفلوئوریک تولید کند. این مواد به آرامی الکترودها و سایر اجزای داخل باتری لیتیومی را خورده می کنند. با گذشت زمان، مقاومت داخل باتری لیتیومی به تدریج افزایش می یابد، راندمان شارژ و دشارژ کاهش می یابد و در نتیجه عمر باتری لیتیومی کوتاه می شود. چیزی که حتی خطرناک تر است این است که الکترود لیتیوم منفی فلزی دارای فعالیت شیمیایی بالایی است و در تماس با آب دچار واکنش شیمیایی شدیدی می شود که مقدار زیادی گاز هیدروژن آزاد می کند و گرمای بسیار بالایی تولید می کند. در فضای محدود باتریهای لیتیومی، آتشسوزی بسیار آسان است و امنیت شخصی و ایمنی تجهیزات کاربران را بهطور جدی تهدید میکند.
ترس از آلودگی: الزامات پاکیزگی برای محیط در داخل باتریهای لیتیومی تقریباً سختگیرانه است و حتی ذرات ریز گرد و غبار یا سایر ناخالصیهای مخلوط میتوانند عواقب جدی ایجاد کنند. از آنجایی که گرد و غبار و ناخالصی ها عمدتاً رسانا هستند، وقتی وارد یک باتری لیتیومی می شوند، ممکن است یک مسیر رسانای غیرمنتظره بین الکترودهای مثبت و منفی ایجاد کنند و باعث اتصال کوتاه موضعی در باتری شوند. هنگامی که یک اتصال کوتاه اتفاق می افتد، جریان داخل باتری فوراً افزایش می یابد و مقدار زیادی گرما ایجاد می کند، پیری و آسیب مواد داخلی باتری را تسریع می کند و در موارد شدید ممکن است باعث فرار حرارتی شود و منجر به احتراق و احتراق باتری لیتیومی شود.
جعبه های دستکش چگونه می توانند این مشکلات را حل کنند؟
را جعبه دستکش مشکل ترس مواد الکترود مثبت از اکسیژن و رطوبت را با ایجاد یک فضای مهر و موم شده جدا شده از هوای بیرون، پر کردن آن با گاز بی اثر و تصفیه گاز داخل جعبه از طریق گردش بی نهایت حل می کند.
جعبه های دستکش معمولاً از فولاد ضد زنگ به عنوان مواد جعبه ساخته می شوند که بادوام هستند و تغییر شکل نمی دهند. جوشکاری بدون درز شکاف های اتصال را از بین می برد و ساختار آب بندی شامل نوارهای آب بندی متعدد و رابط های دستکش مهر و موم شده است که فضایی جدا شده از بیرون ایجاد می کند و از نفوذ اکسیژن و رطوبت به داخل جعبه دستکش از بیرون جلوگیری می کند.
داخل جعبه دستکش گازهای بی اثر مانند آرگون و نیتروژن پر می شود. این گازهای بی اثر خواص شیمیایی پایداری دارند و به سختی با مواد دیگر واکنش نشان می دهند. به این ترتیب، مواد الکترود مثبت مانند لیتیوم سه تایی و اکسید کبالت لیتیوم در طول پردازش، ذخیره سازی یا مونتاژ در جعبه دستکش با اکسیژن اکسید کننده تماس نخواهند گرفت، از واکنش 'زنگ زدگی و زوال' مشابه زنگ زدگی فلز جلوگیری می کند، از پایداری باتر داخلی، ظرفیت طبیعی واکنش الکتروشیمیایی، حفظ بازدهی بیش از حد، حفظ راندمان واکنش الکتروشیمیایی داخلی، حفظ راندمان بیش از حد پایداری. باتری های لیتیومی
سیستم تصفیه گردشی جعبه دستکش می تواند به طور مداوم گاز داخل جعبه را به گردش درآورد و فیلتر کند، آب و اکسیژن موجود در آن را تصفیه کند و میزان آب و اکسیژن موجود در جعبه را کمتر از 1ppm نگه دارد. این همچنین از تماس الکترولیت با آب داخل جعبه دستکش جلوگیری می کند و در نتیجه از هیدرولیز نمک های لیتیوم برای تولید اسید هیدروفلوئوریک خورنده و سایر مواد جلوگیری می کند و به طور موثر از الکترودها و اجزای داخلی باتری های لیتیومی در برابر خوردگی محافظت می کند و عمر مفید باتری های لیتیومی را افزایش می دهد.
فیلتر با راندمان بالا (HEPA) و سایر تجهیزات موجود در جعبه دستکش می تواند ذرات ریز گرد و غبار موجود در گاز را فیلتر کند، که ورود گرد و غبار یا ناخالصی ها به داخل باتری های لیتیومی را در طول تحقیق و توسعه یا تولید تقریبا غیرممکن می کند.
جعبه های دستکش می توانند پوشش، بسته بندی و سایر تجهیزات را برای دستیابی به تولید یک مرحله ای از مواد تا باتری ها یکپارچه کنند. جعبههای دستکش فقط «جعبه» نیستند، بلکه زیرساختی برای تولید باتریهای لیتیومی هستند: برای تولید باتریهای لیتیومی، محافظهای ایمنی برای جلوگیری از خراب شدن مواد و خطرات انفجار هستند. برای تحقیق و توسعه باتریهای لیتیومی، بستر مناسبی برای نوآوری است که باعث پیشرفت در باتریهای با چگالی انرژی بالا میشود. هر خط تولید خودکار باتری های لیتیوم فلزی دارای سایه جعبه های دستکش است.
