Waarom kan de productie van lithiumbatterijen niet zonder een handschoenenkastje?
Materialen voor lithiumbatterijen hebben drie angsten: angst voor zuurstof, angst voor vocht en angst voor vervuiling.
Bang voor zuurstof: De positieve elektrodematerialen van lithiumbatterijen, zoals ternair lithium en lithiumkobaltoxide, hebben relatief actieve chemische eigenschappen en reageren wanneer ze in contact komen met zuurstof. Dit proces is vergelijkbaar met het roesten van metaal, waarbij zuurstof geleidelijk de structuur van het positieve elektrodemateriaal erodeert, waardoor veranderingen in de interne atomaire rangschikking en chemische samenstelling worden veroorzaakt, wat resulteert in een afname van de elektrochemische reactie-efficiëntie in de lithiumbatterij. Hierdoor neemt de hoeveelheid elektriciteit die de lithiumbatterij kan opslaan en vrijgeven tijdens het laden en ontladen af, wat we een afname van de capaciteit van de lithiumbatterij noemen. Dit heeft ernstige gevolgen voor de algehele prestaties en het uithoudingsvermogen van de batterij.
Angst voor vocht: De drager voor ionentransport in lithiumbatterijen is de elektrolyt, die organische oplosmiddelen en lithiumzouten bevat. Vocht kan ervoor zorgen dat de lithiumzouten in de elektrolyt hydrolyseren, waardoor corrosieve stoffen zoals fluorwaterstofzuur ontstaan. Deze stoffen zullen de elektroden en andere componenten in de lithiumbatterij langzaam aantasten. Na verloop van tijd neemt de weerstand in de lithiumbatterij geleidelijk toe, neemt de laad- en ontlaadefficiëntie af en wordt de levensduur van de lithiumbatterij als gevolg daarvan verkort. Wat nog gevaarlijker is, is dat de negatieve elektrode van metaallithium een hoge chemische activiteit heeft en een gewelddadige chemische reactie zal ondergaan wanneer deze in contact komt met water, waarbij een grote hoeveelheid waterstofgas vrijkomt en extreem hoge hitte ontstaat. In de beperkte ruimte van lithiumbatterijen is het uiterst gemakkelijk om brand te veroorzaken, waardoor de persoonlijke veiligheid en de veiligheid van de apparatuur van gebruikers ernstig in gevaar komen.
Bang voor vervuiling: De eisen voor de reinheid van het milieu in lithiumbatterijen zijn bijna streng, en zelfs kleine stofdeeltjes of andere onzuiverheden kunnen ernstige gevolgen hebben. Omdat stof en onzuiverheden grotendeels geleidend zijn, kunnen ze, wanneer ze een lithiumbatterij binnendringen, een onverwacht geleidend pad vormen tussen de positieve en negatieve elektroden, waardoor lokaal kortsluiting in de batterij ontstaat. Zodra er kortsluiting optreedt, zal de stroom in de batterij onmiddellijk toenemen, waardoor een grote hoeveelheid warmte ontstaat, waardoor de veroudering en schade aan de interne materialen van de batterij wordt versneld, en in ernstige gevallen kan dit een thermische overstroming veroorzaken, wat leidt tot het ontsteken en verbranden van de lithiumbatterij.
Hoe kunnen handschoenenkasten deze problemen oplossen?
De handschoenenkastje lost het probleem op dat positieve elektrodematerialen bang zijn voor zuurstof en vocht door een afgesloten ruimte te construeren die is geïsoleerd van de buitenlucht, deze te vullen met inert gas en het gas in de doos te zuiveren door middel van oneindige circulatie.
Handschoenenkastjes zijn over het algemeen gemaakt van roestvrij staal als materiaal van de doos, dat duurzaam is en niet vervormt; Naadloos lassen elimineert lasopeningen, en de afdichtingsstructuur omvat meerdere afdichtingsstrips en afgedichte handschoeninterfaces, waardoor een van buitenaf geïsoleerde ruimte ontstaat en wordt voorkomen dat zuurstof en vocht van buitenaf in het handschoenenkastje sijpelen.
In het handschoenenkastje worden inerte gassen zoals argon en stikstof gevuld. Deze inerte gassen hebben stabiele chemische eigenschappen en reageren nauwelijks met andere stoffen. Op deze manier zullen positieve elektrodematerialen zoals ternair lithium en lithiumkobaltoxide niet in contact komen met oxiderende zuurstof tijdens verwerking, opslag of montage in een handschoenenkastje, waardoor de 'roest- en bederf'-reactie wordt vermeden die vergelijkbaar is met metaalroest, waardoor de stabiliteit van de interne elektrochemische reactie-efficiëntie van lithiumbatterijen wordt gegarandeerd, waardoor de normale capaciteit, algehele prestaties en uithoudingsvermogen van lithiumbatterijen behouden blijven.
Het circulatiezuiveringssysteem van de handschoenenkast kan het gas in de doos continu circuleren en filteren, het water en de zuurstof daarin zuiveren en het water- en zuurstofgehalte in de doos <1 ppm houden. Dit voorkomt ook dat de elektrolyt in contact komt met water in het handschoenenkastje, waardoor de hydrolyse van lithiumzouten wordt voorkomen, waardoor corrosief fluorwaterstofzuur en andere stoffen worden geproduceerd, waardoor de elektroden en interne componenten van lithiumbatterijen effectief worden beschermd tegen corrosie en de levensduur van lithiumbatterijen wordt verlengd.
Het hoogrendementfilter (HEPA) en andere apparatuur in het handschoenenkastje kunnen kleine stofdeeltjes uit het gas filteren, waardoor het bijna onmogelijk wordt dat stof of onzuiverheden in de lithiumbatterijen terechtkomen tijdens onderzoek, ontwikkeling of productie.
Handschoenkasten kunnen coating-, verpakkings- en andere apparatuur integreren om one-stop-productie van materialen tot batterijen te bereiken. Handschoenenkastjes zijn niet zomaar 'kastjes', maar de infrastructuur voor de productie van lithiumbatterijen: voor de productie van lithiumbatterijen zijn het veiligheidsvoorzieningen om materiaalverslechtering en explosierisico's te voorkomen; Voor onderzoek en ontwikkeling op het gebied van lithiumbatterijen is het een broedplaats voor innovatie, die doorbraken op het gebied van batterijen met een hoge energiedichtheid mogelijk maakt; Elke geautomatiseerde productielijn voor lithium-metaalbatterijen heeft de schaduw van handschoenenkastjes.
