Med den raske utviklingen av moderne teknologi har litiummetall-solid-state-batterier, som en effektiv og ren energilagringsenhet, blitt brukt på mange felt, fra bærbare elektroniske enheter til nye energikjøretøyer, og til og med store energilagringssystemer. Ytelsen til litiumbatterier er svært avhengig av kvaliteten og stabiliteten til deres interne materialer og komponenter, som er ekstremt følsomme for fuktighet og oksygen i miljøet. Hanskebokser spiller en avgjørende rolle i utviklingen av litiumbatterier som en enhet som kan gi nøyaktig kontroll over et vann- og oksygenfritt miljø.
Litiumbatterimaterialers følsomhet overfor vann og oksygen
Elektrodematerialene til litiumbatterier, slik som grafittmateriale for den negative elektroden og litiumkoboltoksid, litiumjernfosfat, ternære materialer (nikkelkoboltmanganoksid, etc.) for den positive elektroden, samt elektrolytter, vil gjennomgå en rekke uønskede reaksjoner når de kommer i kontakt med vann eller oksygen. Fuktighet kan reagere med litiummetall eller litiumsalt for å produsere stoffer som litiumhydroksid, som ikke bare forbruker den aktive litiumkilden, men kan også føre til strukturell skade og ytelsesforringelse av elektrodematerialer. Oksygen kan oksidere elektrodematerialer, endre deres kjemiske sammensetning og elektrokjemiske egenskaper, som å endre gitterstrukturen til positive elektrodematerialer, redusere deres ledningsevne og litiumionediffusjonsevne. I tillegg kan bireaksjonene forårsaket av vann og oksygen også produsere gasser, noe som fører til en økning i det indre trykket i batteriet og utgjøre en sikkerhetsrisiko, som alvorlig påvirker nøkkelytelsesindikatorer som kapasitet, sykluslevetid og ladeutladningseffektivitet for litiumbatterier.
Påføring av hanskerom i klargjøring av elektrodemateriale
1. Råvarebehandling
I den innledende fasen av forberedelse av elektrodemateriale, må ulike råmaterialer som metalloksidpulver, litiumsalter osv. veies nøyaktig og forhåndsbehandles i et hanskerom. På grunn av følsomheten til disse råvarene for vann og oksygen, kan det vannfrie og oksygenfrie miljøet i hanskerommet (vanligvis med et fuktighetsinnhold på mindre enn 1 ppm og et oksygeninnhold på mindre enn 1 ppm) effektivt forhindre at råvarene absorberer fuktighet eller oksideres under veieprosessen, noe som sikrer renheten til materialene og størkometrisk forhold. For eksempel, ved fremstilling av litiumjernfosfatkatodematerialer, er nøyaktige forhold mellom jernkilde, litiumkilde og fosforkilde grunnlaget for å oppnå materialer med høy ytelse, og hanskebokser gir pålitelige garantier for denne prosessen.
2. Blanding og sintring
De veide råvarene blandes i et hanskerom, og ulike råvarer blandes jevnt ved hjelp av mekaniske blandemetoder som kulefresing. Den påfølgende sintringsprosessen utføres vanligvis i en hanskeboks eller en inert atmosfære ovn koblet til den. Under sintringsprosessen bidrar et vannfritt og oksygenfritt miljø til å danne en jevn krystallstruktur og unngå generering av urenheter. For eksempel, for sintring av ternære positive elektrodematerialer, kan passende temperatur- og atmosfæremiljø i et hanskerom-system jevnt fordele elementer som nikkel, kobolt og mangan i krystallstrukturen, og forbedre den elektrokjemiske ytelsen til materialet.
Påføring av hanskerom i litiumbatterienhet
1. Polar prosessering
De forberedte positive og negative elektrodearkene må behandles videre i et hanskerom før montering, for eksempel belegg med lim, tørking og andre operasjoner. Disse operasjonene utføres i et vannfritt og anaerobt miljø for å forhindre forurensning eller oksidasjon av elektrodeoverflaten, og sikrer flatheten til elektroden og jevn fordeling av aktive stoffer. For eksempel kan polyvinylidenfluorid (PVDF) klebemiddel belagt på polarisatoren gjennomgå hydrolyse i nærvær av vann og oksygen, noe som påvirker bindingsytelsen. Hanskeromsmiljøet unngår effektivt dette problemet.
2. Batterimonteringsprosess
Monteringen av batterier, inkludert prosessen med å sette sammen komponenter som positive og negative elektroder, separatorer og elektrolytter til battericeller, er alt fullført i et hanskerom. Etter å ha stablet eller viklet polarisatoren og membranen i den utformede rekkefølgen, injiser en nøyaktig mengde elektrolytt i hanskerommet. Elektrolytter inneholder generelt litiumsalter og organiske løsningsmidler, som er ekstremt følsomme for vann og oksygen. Hanskerommet sikrer at elektrolytten ikke kommer i kontakt med vann og oksygen under injeksjonsprosessen, forhindrer nedbrytning og forringelse, og sikrer dermed at batteriet kan fungere normalt og ha god ytelse.
Bruk av hanskeboks i ytelsestesting av litiummetall-solid state-batterier
Utarbeidelse av prøveprøver
Før du utfører batteriytelsestester, som lade- og utladingstester, sykluslivstester, rateytelsestester osv., må testprøvene pakkes og kobles til i et hanskerom. For knapp- eller sylindriske batterier er det også nødvendig å operere i et hanskerom når du tester elektrodene for å forhindre oksidasjon eller forurensning av koblingsdelene og sikre nøyaktigheten og påliteligheten til testdataene.
Hanskebokser spiller en viktig rolle i ulike aspekter av litiummetall solid-state batteri forskning og utvikling, fra forberedelse av elektrodemateriale, batterimontering til ytelsestesting. Det gir en svært stabil og kontrollerbar atmosfære fri for vann og oksygen for forskning og utvikling av litiumbatterier, og unngår effektivt de negative effektene av vann og oksygen på litiumbatterimaterialer og -komponenter, og sikrer nøyaktigheten og påliteligheten til forsknings- og utviklingsprosessen.
