Bakit hindi magagawa ang paggawa ng baterya ng lithium nang walang glove box?
Ang mga materyal na baterya ng lithium ay may tatlong takot: takot sa oxygen, takot sa kahalumigmigan, at takot sa polusyon.
Takot sa oxygen: Ang mga positibong electrode na materyales ng mga lithium batteries, tulad ng ternary lithium at lithium cobalt oxide, ay may medyo aktibong kemikal na mga katangian at tumutugon kapag sila ay nakipag-ugnayan sa oxygen. Ang prosesong ito ay katulad ng kalawang ng metal, kung saan unti-unting winawasak ng oxygen ang istruktura ng materyal na positibong elektrod, na nagiging sanhi ng mga pagbabago sa panloob na pag-aayos ng atomic at komposisyon ng kemikal nito, na nagreresulta sa pagbaba sa kahusayan ng electrochemical reaction sa loob ng baterya ng lithium. Bilang resulta, bumababa ang dami ng kuryente na maiimbak at mailalabas ng lithium battery habang nagcha-charge at nagdidischarge, na tinatawag nating pagbaba sa kapasidad ng lithium battery. Ito ay seryosong nakakaapekto sa pangkalahatang pagganap at tibay ng baterya.
Takot sa kahalumigmigan: Ang carrier para sa transportasyon ng ion sa mga baterya ng lithium ay ang electrolyte, na naglalaman ng mga organikong solvent at lithium salt. Ang kahalumigmigan ay maaaring maging sanhi ng pag-hydrolyze ng mga lithium salt sa electrolyte, na gumagawa ng mga kinakaing unti-unting sangkap tulad ng hydrofluoric acid. Ang mga sangkap na ito ay dahan-dahang makakasira sa mga electrodes at iba pang mga bahagi sa loob ng baterya ng lithium. Sa paglipas ng panahon, ang resistensya sa loob ng baterya ng lithium ay unti-unting tumataas, ang kahusayan sa pag-charge at pagdiskarga ay bumababa, at ang buhay ng serbisyo ng baterya ng lithium ay pinaikli bilang isang resulta. Ang mas mapanganib ay ang metal lithium negative electrode ay may mataas na aktibidad ng kemikal, at ito ay sasailalim sa isang marahas na kemikal na reaksyon kapag ito ay nakipag-ugnayan sa tubig, na naglalabas ng malaking halaga ng hydrogen gas at bumubuo ng sobrang init. Sa limitadong espasyo ng mga baterya ng lithium, napakadaling magdulot ng sunog, na seryosong nagbabanta sa personal na kaligtasan at kaligtasan ng kagamitan ng mga gumagamit.
Takot sa polusyon: Ang mga kinakailangan sa kalinisan para sa kapaligiran sa loob ng mga baterya ng lithium ay halos mahigpit, at kahit na ang maliliit na particle ng alikabok o iba pang mga dumi na pinaghalo ay maaaring magdulot ng malubhang kahihinatnan. Dahil ang alikabok at impurities ay kadalasang conductive, kapag pumasok sila sa lithium battery, maaari silang bumuo ng hindi inaasahang conductive path sa pagitan ng positive at negative electrodes, na magdulot ng lokal na short circuit sa baterya. Sa sandaling mangyari ang isang maikling circuit, ang kasalukuyang nasa loob ng baterya ay agad na tataas, na bumubuo ng isang malaking halaga ng init, pinabilis ang pagtanda at pagkasira ng mga panloob na materyales ng baterya, at sa mga malubhang kaso, maaari itong maging sanhi ng thermal runaway, na humahantong sa pag-aapoy at pagkasunog ng baterya ng lithium.
Paano malulutas ng mga glove box ang mga problemang ito?
Ang Ang glove box ay nalulutas ang problema ng mga positibong materyales sa elektrod na natatakot sa oxygen at kahalumigmigan sa pamamagitan ng pagbuo ng isang selyadong espasyo na nakahiwalay sa hangin sa labas, pagpuno dito ng inert gas, at paglilinis ng gas sa loob ng kahon sa pamamagitan ng walang katapusang sirkulasyon.
Ang mga kahon ng guwantes ay karaniwang gawa sa hindi kinakalawang na asero bilang materyal ng kahon, na matibay at hindi nababago; Ang seamless welding ay nag-aalis ng mga splicing gaps, at ang sealing structure ay kinabibilangan ng maramihang sealing strips at sealed glove interface, na lumilikha ng espasyong nakahiwalay sa labas at pinipigilan ang oxygen at moisture na tumagos sa glove box mula sa labas.
Sa loob ng glove box, mapupuno ang mga inert gas tulad ng argon at nitrogen. Ang mga inert gas na ito ay may matatag na mga katangian ng kemikal at halos hindi tumutugon sa iba pang mga sangkap. Sa ganitong paraan, ang mga positibong electrode na materyales gaya ng ternary lithium at lithium cobalt oxide ay hindi makakadikit sa oxidizing oxygen sa panahon ng pagpoproseso, pag-iimbak, o pagpupulong sa isang glove box, na iniiwasan ang reaksyong 'rusting at deterioration' na katulad ng kalawang ng metal, na tinitiyak ang katatagan ng internal electrochemical reaction na kahusayan ng mga lithium batteries, pinapanatili ang normal na kapasidad, pangkalahatang pagganap, at tibay ng lithium batteries.
Ang circulation purification system ng glove box ay maaaring patuloy na magpalipat-lipat at mag-filter ng gas sa loob ng kahon, linisin ang tubig at oxygen sa loob nito, at mapanatili ang tubig at oxygen na nilalaman sa kahon<1ppm. Pinipigilan din nito ang electrolyte mula sa pakikipag-ugnay sa tubig sa loob ng glove box, sa gayon ay pinipigilan ang hydrolysis ng mga lithium salts upang makagawa ng corrosive hydrofluoric acid at iba pang mga sangkap, na epektibong nagpoprotekta sa mga electrodes at panloob na bahagi ng mga baterya ng lithium mula sa kaagnasan at pagpapahaba ng buhay ng serbisyo ng mga baterya ng lithium.
Ang high-efficiency filter (HEPA) at iba pang kagamitan sa glove box ay maaaring mag-filter ng maliliit na dust particle sa gas, na ginagawang halos imposible para sa alikabok o mga dumi na makapasok sa loob ng mga lithium batteries sa panahon ng pananaliksik at pag-unlad o produksyon.
Maaaring isama ng mga glove box ang coating, packaging at iba pang kagamitan upang makamit ang one-stop na produksyon mula sa mga materyales hanggang sa mga baterya. Ang mga glove box ay hindi lamang 'mga kahon', ngunit ang imprastraktura para sa paggawa ng baterya ng lithium: para sa produksyon ng baterya ng lithium, ang mga ito ay mga bantay sa kaligtasan upang maiwasan ang pagkasira ng materyal at mga panganib sa pagsabog; Para sa pananaliksik at pagpapaunlad ng baterya ng lithium, ito ay isang lugar ng pag-aanak para sa pagbabago, na nagtutulak ng mga tagumpay sa mga baterya na may mataas na enerhiya na density; Ang bawat awtomatikong linya ng produksyon para sa mga baterya ng lithium metal ay may anino ng mga glove box.
