نقش جعبه های دستکش در ساخت باتری لیتیوم

در برابر زمینه توسعه سریع وسایل نقلیه انرژی جدید ، سیستم های ذخیره انرژی و الکترونیک مصرفی ، باتری های لیتیوم ، به عنوان حامل های مهم انرژی ، در فرآیندهای تولید خود نیازهای زیادی برای پایداری مواد ، حساسیت به محیط زیست و ایمنی دارند. جعبه های دستکش با کنترل دقیق آنها بر محیط زیست ، در فرآیند تحقیق و تولید باتری های لیتیوم به تجهیزات مهمی تبدیل شده اند.

1 、 چرا تولید کنندگان باتری لیتیوم به جعبه های دستکش احتیاج دارند؟

مواد الکترود (مانند اکسید کبالت لیتیوم ، مواد سه قلو ، فسفات آهن لیتیوم) و الکترولیت (حاوی حلال های آلی قابل اشتعال) باتری های لیتیوم نسبت به هوا ، رطوبت و دما بسیار حساس هستند: به عنوان مثال ، فعالیت شیمیایی الکترود مثبت باعث می شود که اکسید در هوا و اکسید لیتیوم به راحتی دموکراتیک شود. مواد غنی از منگنز لیتیوم برای جلوگیری از فروپاشی ساختاری باید کاملاً از اکسیژن جدا شوند. اگرچه فسفات آهن لیتیوم از پایداری بالایی برخوردار است ، اما ممکن است در محیط های مرطوب تحت هیدرولیز قرار بگیرد. بنابراین فرآیند تولید باتری های لیتیوم باید در یک محیط جو انجام شود که می تواند آب و اکسیژن را به شدت کنترل کند. جعبه های دستکش باتری لیتیوم می توانند یک محیط فضای بی اثر دقیق و قابل کنترل را فراهم کنند.

2 、 نقش جعبه های دستکش در ساخت باتری لیتیوم

جعبه دستکش با ایجاد یک محیط جو بی اثر (مانند نیتروژن ، آرگون) و کنترل رطوبت ، مشکلات زیادی را در تولید باتری لیتیوم حل می کند:

در فرآیند تهیه مواد مثبت الکترود ، از مخلوط کردن مواد اولیه تا پخت ، جعبه دستکش می تواند یک محیط بدون اکسیژن را فراهم کند ، به طور موثری از اکسیداسیون پودرهای فلزی مانند کبالت و نیکل جلوگیری می کند. در فرآیند اختلاط ، در صورت قرار گرفتن در معرض اکسیژن ، بعضی از فلزات ابتدا اکسیده می شوند و در نتیجه ترکیب مواد ناهموار و بر عملکرد الکترود تأثیر می گذارند. در طی فرآیند پخت ، فعالیت واکنش بین مواد و اکسیژن در محیط های درجه حرارت بالا بیشتر است. عملکرد جعبه دستکش برای جداسازی اکسیژن می تواند یکپارچگی ساختار الکترود را تضمین کند ، کیفیت مواد الکترود مثبت را تضمین کند و در نتیجه عملکرد کلی باتری را بهبود بخشد.

تهیه ، پوشش و بسته بندی الکترولیت همه در یک جعبه دستکش تکمیل می شوند که می تواند اکسیژن و رطوبت خارجی را جدا کند. هنگامی که حلال های آلی در الکترولیت با رطوبت در تماس قرار گرفتند ، ممکن است واکنش هیدرولیز رخ دهد و ترکیب الکترولیت را تغییر داده و عملکرد آن را کاهش دهد. در عین حال ، محیط فضای بی اثر جعبه دستکش نیز می تواند همچنان در روند پوشش و بسته بندی نقش داشته باشد. برای برخی از الکترولیتهای جامد جدید ، مانند سیستم های سولفید ، حساسیت آنها به هوا بسیار زیاد است و حتی مقادیر بسیار کمی از تماس هوا ممکن است منجر به کاهش قابل توجهی در عملکرد آنها شود. بنابراین ، کل فرآیند از سنتز تا بسته بندی باید در یک جعبه دستکش تکمیل شود تا خطر انفجار کاهش یابد و از امنیت فرایند تولید اطمینان حاصل شود.

رسوب الکترود منفی فلز لیتیوم باید در یک رطوبت فوق العاده کم و محیط بدون اکسیژن انجام شود تا از تشکیل دندریت فلز لیتیوم در طی فرآیند رسوب جلوگیری شود. رشد دندریت ها مانند خارها عمل می کنند و از طریق جداکننده داخل باتری سوراخ می شوند و باعث ایجاد یک مدار کوتاه می شوند و در نهایت منجر به فراری حرارتی می شوند. پیش درمانی الکترودهای منفی مبتنی بر سیلیکون (مانند پوشش سطح) به محافظت از جو بی اثر متکی است. بدون محیط جو بی اثر که توسط جعبه دستکش تهیه شده است ، الکترودهای منفی مبتنی بر سیلیکون مستعد واکنش با اکسیژن هستند تا در طی فرآیند پیش درمانی یک لایه عایق ایجاد کنند. این لایه عایق مانع انتقال الکترون ها خواهد شد و عملکرد شارژ و تخلیه باتری را تا حد زیادی کاهش می دهد.