Met de snelle ontwikkeling van de moderne technologie zijn lithium-metaal-vastestofbatterijen, als efficiënt en schoon apparaat voor energieopslag, op veel gebieden toegepast, van draagbare elektronische apparaten tot nieuwe energievoertuigen en zelfs grootschalige energieopslagsystemen. De prestaties van lithiumbatterijen zijn sterk afhankelijk van de kwaliteit en stabiliteit van hun interne materialen en componenten, die extreem gevoelig zijn voor vocht en zuurstof in de omgeving. Handschoenenkastjes spelen een cruciale rol bij de ontwikkeling van lithiumbatterijen als apparaat dat nauwkeurige controle kan bieden over een water- en zuurstofvrije omgeving.
Gevoeligheid van lithiumbatterijmaterialen voor water en zuurstof
De elektrodematerialen van lithiumbatterijen, zoals grafietmateriaal voor de negatieve elektrode en lithiumkobaltoxide, lithiumijzerfosfaat, ternaire materialen (nikkelkobaltmangaanoxide, enz.) voor de positieve elektrode, evenals elektrolyten, zullen een reeks bijwerkingen ondergaan wanneer ze in contact komen met water of zuurstof. Vocht kan reageren met lithiummetaal of lithiumzout en zo stoffen produceren zoals lithiumhydroxide, dat niet alleen de actieve lithiumbron verbruikt, maar ook kan leiden tot structurele schade en verslechtering van de prestaties van elektrodematerialen. Zuurstof kan elektrodematerialen oxideren, waardoor hun chemische samenstelling en elektrochemische eigenschappen veranderen, zoals het veranderen van de roosterstructuur van positieve elektrodematerialen, waardoor hun geleidbaarheid en diffusievermogen van lithiumionen worden verminderd. Bovendien kunnen de nevenreacties veroorzaakt door water en zuurstof ook gassen produceren, wat leidt tot een toename van de interne druk van de batterij en een veiligheidsrisico vormt, wat ernstige gevolgen heeft voor de belangrijkste prestatie-indicatoren zoals capaciteit, levensduur en ontladingsefficiëntie van lithiumbatterijen.
Toepassing van handschoenenkastje bij de voorbereiding van elektrodemateriaal
1. Grondstofverwerking
In de beginfase van de voorbereiding van het elektrodemateriaal moeten verschillende grondstoffen, zoals metaaloxidepoeders, lithiumzouten, enz., nauwkeurig worden afgewogen en voorbehandeld in een handschoenenkastje. Vanwege de gevoeligheid van deze grondstoffen voor water en zuurstof kan de watervrije en zuurstofvrije omgeving van de handschoenenkast (meestal met een vochtgehalte van minder dan 1 ppm en een zuurstofgehalte van minder dan 1 ppm) effectief voorkomen dat de grondstoffen tijdens het weegproces vocht opnemen of oxideren, waardoor de zuiverheid van de grondstoffen en de nauwkeurigheid van de stoichiometrische verhouding wordt gegarandeerd. Bij de bereiding van kathodematerialen met lithiumijzerfosfaat vormen nauwkeurige verhoudingen van ijzerbron, lithiumbron en fosforbron bijvoorbeeld de basis voor het verkrijgen van hoogwaardige materialen, en handschoenenkasten bieden betrouwbare garanties voor dit proces.
2. Mengen en sinteren
De afgewogen grondstoffen worden gemengd in een handschoenenkast en verschillende grondstoffen worden gelijkmatig gemengd met behulp van mechanische mengmethoden zoals kogelmalen. Het daaropvolgende sinterproces wordt gewoonlijk uitgevoerd in een handschoenenkast of een daarop aangesloten oven met inerte atmosfeer. Tijdens het sinterproces helpt een watervrije en zuurstofvrije omgeving een uniforme kristalstructuur te vormen en de vorming van onzuiverheden te voorkomen. Voor het sinteren van ternaire positieve elektrodematerialen kunnen bijvoorbeeld de juiste temperatuur en atmosfeer in een handschoenenkastsysteem elementen zoals nikkel, kobalt en mangaan gelijkmatig in de kristalstructuur verdelen, waardoor de elektrochemische prestaties van het materiaal worden verbeterd.
Toepassing van een handschoenenkastje bij de montage van lithiumbatterijen
1. Polaire verwerking
De voorbereide positieve en negatieve elektrodevellen moeten vóór montage verder worden verwerkt in een handschoenenkast, zoals coaten met lijm, drogen en andere bewerkingen. Deze bewerkingen worden uitgevoerd in een watervrije en anaërobe omgeving om verontreiniging of oxidatie van het elektrodeoppervlak te voorkomen, waardoor de vlakheid van de elektrode en een uniforme verdeling van actieve stoffen worden gegarandeerd. De polyvinylideenfluoride (PVDF)-kleefstof die op de polarisator is aangebracht, kan bijvoorbeeld hydrolyse ondergaan in aanwezigheid van water en zuurstof, waardoor de hechtingsprestaties ervan worden beïnvloed. De omgeving van het handschoenenkastje vermijdt dit probleem effectief.
2. Montageproces van de batterij
De assemblage van batterijen, inclusief het proces van het assembleren van componenten zoals positieve en negatieve elektroden, scheiders en elektrolyten tot batterijcellen, wordt allemaal voltooid in een handschoenenkastje. Nadat u de polarisator en het diafragma in de aangegeven volgorde hebt gestapeld of opgerold, injecteert u een precieze hoeveelheid elektrolyt in het handschoenenkastje. Elektrolyten bevatten doorgaans lithiumzouten en organische oplosmiddelen, die extreem gevoelig zijn voor water en zuurstof. Het handschoenenkastje zorgt ervoor dat de elektrolyt tijdens het injectieproces niet in contact komt met water en zuurstof, waardoor de ontbinding en bederf ervan wordt voorkomen, waardoor de batterij normaal kan werken en goede prestaties kan leveren.
Toepassing van handschoenenkastje bij prestatietests van lithium-metaal-vastestofbatterijen
Voorbereiding van proefmonsters
Voordat u batterijprestatietests uitvoert, zoals laad- en ontlaadtests, levensduurtests, prestatietests, enz., moeten de testmonsters worden verpakt en aangesloten in een handschoenenkastje. Bij knoop- of cilindrische batterijen is het ook noodzakelijk om bij het testen van de elektroden in een handschoenenkastje te werken om oxidatie of vervuiling van de verbindingsdelen te voorkomen en de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de testgegevens te garanderen.
Handschoenenkastjes spelen een belangrijke rol in verschillende aspecten van Onderzoek en ontwikkeling van lithium-metaalbatterijen , van de voorbereiding van het elektrodemateriaal, de assemblage van de batterij tot het testen van de prestaties. Het biedt een zeer stabiele en regelbare atmosfeer, vrij van water en zuurstof, voor het onderzoek en de ontwikkeling van lithiumbatterijen, waardoor de nadelige effecten van water en zuurstof op de materialen en componenten van lithiumbatterijen effectief worden vermeden, waardoor de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van het onderzoeks- en ontwikkelingsproces wordt gegarandeerd.
