Odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei moderne, bateriile cu stare solidă cu litiu metal, ca dispozitiv eficient și curat de stocare a energiei, au fost aplicate în multe domenii, de la dispozitive electronice portabile până la vehicule cu energie noi și chiar sisteme de stocare a energiei la scară largă. Performanța bateriilor cu litiu depinde în mare măsură de calitatea și stabilitatea materialelor și componentelor lor interne, care sunt extrem de sensibile la umiditate și oxigen din mediu. Cutiile pentru mănuși joacă un rol crucial în dezvoltarea bateriilor cu litiu ca dispozitiv care poate oferi un control precis al unui mediu fără apă și oxigen.
Sensibilitatea materialelor bateriilor cu litiu la apă și oxigen
Materialele electrozilor bateriilor cu litiu, cum ar fi materialul de grafit pentru electrodul negativ și oxidul de cobalt de litiu, fosfatul de litiu și fierul, materialele ternare (oxid de nichel cobalt mangan etc.) pentru electrodul pozitiv, precum și electroliții, vor suferi o serie de reacții adverse atunci când sunt în contact cu apa sau oxigenul. Umiditatea poate reacționa cu metalul de litiu sau cu sarea de litiu pentru a produce substanțe precum hidroxidul de litiu, care nu numai că consumă sursa activă de litiu, dar poate duce și la deteriorarea structurală și degradarea performanței materialelor electrozilor. Oxigenul poate oxida materialele electrozilor, modificându-le compoziția chimică și proprietățile electrochimice, cum ar fi modificarea structurii rețelei a materialelor electrozilor pozitivi, reducând conductivitatea și capacitatea de difuzie a ionilor de litiu. În plus, reacțiile secundare cauzate de apă și oxigen pot produce, de asemenea, gaze, ducând la creșterea presiunii interne a bateriei și prezentând un pericol pentru siguranță, afectând grav indicatorii cheie de performanță, cum ar fi capacitatea, durata de viață și eficiența de descărcare a încărcăturii bateriilor cu litiu.
Aplicarea torpedoului în pregătirea materialului pentru electrozi
1. Prelucrarea materiei prime
În etapa inițială a pregătirii materialului electrodului, diverse materii prime, cum ar fi pulberile de oxid de metal, sărurile de litiu etc., trebuie cântărite cu precizie și pretratate într-o cutie de torpedo. Datorită sensibilității acestor materii prime la apă și oxigen, mediul anhidru și lipsit de oxigen al torpedoului (de obicei cu un conținut de umiditate mai mic de 1 ppm și un conținut de oxigen mai mic de 1 ppm) poate împiedica eficient absorbția de umiditate sau oxidarea materiilor prime în timpul procesului de cântărire, asigurând puritatea și raportul stoichimetric al materiilor prime stoichimetrice. De exemplu, în prepararea materialelor catodice de fosfat de litiu și fier, rapoartele precise dintre sursa de fier, sursa de litiu și sursa de fosfor sunt baza pentru obținerea de materiale de înaltă performanță, iar torpedoul oferă garanții de încredere pentru acest proces.
2. Amestecare și sinterizare
Materiile prime cântărite sunt amestecate într-o cutie de mănuși, iar diferitele materii prime sunt amestecate uniform folosind metode de amestecare mecanică, cum ar fi măcinarea cu bile. Procesul de sinterizare ulterior este de obicei efectuat într-o cutie de torpedo sau într-un cuptor cu atmosferă inertă conectat la acesta. În timpul procesului de sinterizare, un mediu anhidru și lipsit de oxigen ajută la formarea unei structuri cristaline uniforme și la evitarea generării de impurități. De exemplu, pentru sinterizarea materialelor cu electrozi pozitivi ternari, temperatura și mediul atmosferic adecvat într-un sistem de torpedo pot distribui uniform elemente precum nichel, cobalt și mangan în structura cristalină, îmbunătățind performanța electrochimică a materialului.
Aplicarea torpedoului în ansamblul bateriei cu litiu
1. Prelucrare polară
Folile de electrozi pozitivi și negativi pregătite trebuie prelucrate în continuare într-o cutie de torpedo înainte de asamblare, cum ar fi acoperirea cu adeziv, uscare și alte operațiuni. Aceste operațiuni se desfășoară într-un mediu anhidru și anaerob pentru a preveni contaminarea sau oxidarea suprafeței electrodului, asigurând planeitatea electrodului și distribuția uniformă a substanțelor active. De exemplu, adezivul de fluorură de poliviniliden (PVDF) acoperit pe polarizator poate suferi hidroliză în prezența apei și a oxigenului, afectând performanța sa de legare. Mediul torpedoului evită în mod eficient această problemă.
2. Procesul de asamblare a bateriei
Asamblarea bateriilor, inclusiv procesul de asamblare a componentelor, cum ar fi electrozii pozitivi și negativi, separatoarele și electroliții în celulele bateriei, este finalizată într-o cutie de torpedo. După stivuirea sau înfășurarea polarizatorului și a diafragmei în ordinea proiectată, injectați o cantitate precisă de electrolit în torpedo. Electroliții conțin în general săruri de litiu și solvenți organici, care sunt extrem de sensibili la apă și oxigen. Torpedoul asigură că electrolitul nu intră în contact cu apa și oxigenul în timpul procesului de injecție, prevenind descompunerea și deteriorarea acestuia, asigurând astfel că bateria poate funcționa normal și are performanțe bune.
Aplicarea cutiei de mănuși în testarea performanței bateriilor cu stare solidă cu litiu metal
Pregătirea probelor de testare
Înainte de a efectua teste de performanță a bateriei, cum ar fi teste de încărcare și descărcare, teste de viață ciclului, teste de performanță a ratei etc., mostrele de testare trebuie să fie ambalate și conectate într-o cutie de torpedo. Pentru bateriile tip buton sau cilindrice, este, de asemenea, necesar să se opereze într-o torpedo atunci când se testează electrozii pentru a preveni oxidarea sau contaminarea pieselor de conectare și pentru a asigura acuratețea și fiabilitatea datelor de testare.
Cutiile de torpedo joacă un rol important în diverse aspecte ale Cercetare și dezvoltare a bateriilor cu stare solidă cu litiu metal , de la pregătirea materialului electrodului, asamblarea bateriei până la testarea performanței. Oferă o atmosferă extrem de stabilă și controlabilă fără apă și oxigen pentru cercetarea și dezvoltarea bateriilor cu litiu, evitând eficient efectele adverse ale apei și oxigenului asupra materialelor și componentelor bateriilor cu litiu, asigurând acuratețea și fiabilitatea procesului de cercetare și dezvoltare.
