Заманауи технологияның қарқынды дамуымен литий металл қатты күйдегі батареялар тиімді және таза энергия сақтау құрылғысы ретінде портативті электронды құрылғылардан жаңа энергия көліктеріне және тіпті ауқымды энергия сақтау жүйелеріне дейін көптеген салаларда қолданылды. Литий батареяларының өнімділігі олардың қоршаған ортадағы ылғал мен оттегіге өте сезімтал ішкі материалдары мен компоненттерінің сапасы мен тұрақтылығына өте тәуелді. Қолғап қораптары су мен оттегісіз ортаны дәл бақылауды қамтамасыз ететін құрылғы ретінде литий батареяларын дамытуда шешуші рөл атқарады.
Литий батареялары материалдарының су мен оттегіге сезімталдығы
Теріс электродқа арналған графит материалы және литий кобальт оксиді, литий темір фосфаты, оң электрод үшін үштік материалдар (никель кобальт марганец оксиді және т.б.) сияқты литий батареяларының электродтық материалдары, сондай-ақ электролиттер сумен немесе оксигенмен байланыста болған кезде бірқатар жағымсыз реакцияларға ұшырайды. Ылғал литий металымен немесе литий тұзымен әрекеттесіп, литий гидроксиді сияқты заттарды түзе алады, ол белсенді литий көзін тұтынып қана қоймайды, сонымен қатар электрод материалдарының құрылымдық зақымдалуына және өнімділігінің төмендеуіне әкелуі мүмкін. Оттегі электродтық материалдарды тотықтырып, олардың химиялық құрамын және электрохимиялық қасиеттерін өзгерте алады, мысалы, оң электродтық материалдардың тор құрылымын өзгерту, олардың өткізгіштігі мен литий ионының диффузиялық қабілетін төмендету. Бұған қоса, су мен оттегінің әсерінен болатын жанама реакциялар да газдарды тудыруы мүмкін, бұл батареяның ішкі қысымының жоғарылауына әкеліп соғады және литий батареяларының сыйымдылығы, циклдің қызмет ету мерзімі және зарядтың разряд тиімділігі сияқты негізгі өнімділік көрсеткіштеріне елеулі әсер етіп, қауіпсіздікке қауіп төндіреді.
Электрод материалын дайындауда қолғап қорапшасын қолдану
1. Шикізатты өңдеу
Электрод материалын дайындаудың бастапқы кезеңінде металл оксиді ұнтақтары, литий тұздары және т.б. сияқты әртүрлі шикізаттарды қолғап қорапшасында дәл өлшеп, алдын ала өңдеу қажет. Бұл шикізаттың суға және оттегіге сезімталдығына байланысты, қолғап қорапшасының сусыз және оттегісіз ортасы (әдетте ылғалдылығы 1 ppm-ден аз және оттегінің мөлшері 1 ppm-ден аз) шикізаттың ылғалды сіңіруіне немесе материалдарды өлшеу және тазарту процесінде тотығуына тиімді жол бермейді. стехиометриялық қатынас. Мысалы, литий темір фосфатты катодты материалдарды дайындауда темір көзі, литий көзі және фосфор көзінің дәл арақатынасы жоғары өнімді материалдарды алудың негізі болып табылады, ал қолғап қораптары бұл процеске сенімді кепілдік береді.
2. Араластыру және агломерациялау
Өлшенген шикізатты қолғап қорапшасында араластырады, ал әртүрлі шикізатты шарлы фрезерлеу сияқты механикалық араластыру әдістерін қолдана отырып, біркелкі араластырады. Кейінгі агломерация процесі әдетте қолғап қорапшасында немесе оған қосылған инертті атмосфералық пеште жүзеге асырылады. Агломерация процесінде сусыз және оттегісіз орта біркелкі кристалдық құрылымды қалыптастыруға және қоспалардың пайда болуына жол бермейді. Мысалы, үштік оң электродтық материалдарды агломерациялау үшін қолғап қорап жүйесіндегі тиісті температура мен атмосфера ортасы кристалдық құрылымда никель, кобальт және марганец сияқты элементтерді біркелкі таратып, материалдың электрохимиялық көрсеткіштерін жақсартады.
Литий батареясының жинағында қолғап қорабын қолдану
1. Полярлық өңдеу
Дайындалған оң және теріс электрод парақтарын құрастыру алдында қолғап қорапшасында қосымша өңдеу қажет, мысалы, желіммен жабу, кептіру және басқа операциялар. Бұл операциялар электрод бетінің ластануын немесе тотығуын болдырмау, электродтың тегістігін және белсенді заттардың біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін сусыз және анаэробты ортада жүзеге асырылады. Мысалы, поляризаторға қапталған поливинилиденді фторид (PVDF) желім су мен оттегінің қатысуымен гидролизге ұшырауы мүмкін, бұл оның байланыстыру өнімділігіне әсер етеді. Қолғап қорапшасының ортасы бұл мәселені тиімді болдырмайды.
2. Аккумуляторды құрастыру процесі
Батареяларды құрастыру, соның ішінде оң және теріс электродтар, сепараторлар және электролиттер сияқты компоненттерді батарея ұяшықтарына жинау процесі қолғап қорапшасында аяқталады. Поляризатор мен диафрагманы белгіленген ретпен жинағаннан немесе орағаннан кейін қолғап қорабына электролиттің нақты мөлшерін енгізіңіз. Электролиттердің құрамында әдетте су мен оттегіге өте сезімтал литий тұздары мен органикалық еріткіштер болады. Қолғап қорабы инъекция процесінде электролиттің сумен және оттегімен жанаспауын қамтамасыз етеді, оның ыдырауын және нашарлауын болдырмайды, осылайша батареяның қалыпты жұмыс істеуін және жақсы өнімділікті қамтамасыз етеді.
Литий металл қатты күйдегі батареялардың өнімділігін сынауда қолғап қорабын қолдану
Сынақ үлгілерін дайындау
Зарядтау және зарядсыздандыру сынақтары, циклдің қызмет ету мерзімі сынақтары, жылдамдық өнімділігі сынақтары және т.б. сияқты батарея өнімділігі сынақтарын өткізбес бұрын сынақ үлгілерін қаптамаға салып, қолғап қорапшасына жалғау керек. Түйме немесе цилиндрлік аккумуляторлар үшін электродтарды сынау кезінде қосылатын бөліктердің тотығуын немесе ластануын болдырмау және сынақ деректерінің дәлдігі мен сенімділігін қамтамасыз ету үшін қолғап қорапшасында жұмыс істеу қажет.
Қолғап қораптары әртүрлі аспектілерде маңызды рөл атқарады литий металды қатты күйдегі аккумуляторды зерттеу және әзірлеу, электрод материалын дайындаудан, аккумуляторды құрастырудан бастап өнімділікті сынауға дейін. Ол литий батареяларының материалдары мен компоненттеріне су мен оттегінің қолайсыз әсерлерін тиімді болдырмай, ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық процестің дәлдігі мен сенімділігін қамтамасыз ететін литий батареяларын зерттеу және әзірлеу үшін су мен оттегі жоқ жоғары тұрақты және басқарылатын атмосфераны қамтамасыз етеді.
