На фоне быстрого развития новых энергетических транспортных средств, систем хранения энергии и бытовой электроники к литиевым батареям, как к важным энергоносителям, предъявляются высокие требования к стабильности материала, экологической чувствительности и безопасности в производственных процессах. Перчаточные боксы , с их точным контролем над окружающей средой, стали важным оборудованием в процессе исследования и производства литиевых батарей.
Материалы электродов (такие как оксид лития-кобальта, тройные материалы, фосфат лития-железа) и электролиты (содержащие легковоспламеняющиеся органические растворители) литиевых батарей чрезвычайно чувствительны к воздуху, влаге и температуре: например, химическая активность материала положительного электрода позволяет легко окисляться на воздухе, а оксид лития-кобальта может вызвать пожар из-за термического разложения; Материалы на основе богатого лития и марганца должны быть строго изолированы от кислорода, чтобы предотвратить разрушение конструкции; Хотя фосфат лития-железа обладает высокой стабильностью, он может подвергаться гидролизу во влажной среде. Поэтому процесс производства литиевых батарей должен осуществляться в атмосфере, которая может строго контролировать воду и кислород. Перчаточные боксы с литиевыми батареями могут обеспечить точную и контролируемую среду в инертной атмосфере.
2. Роль перчаточных ящиков в производстве литиевых батарей.
Перчаточный ящик решает многие проблемы при производстве литиевых аккумуляторов за счет создания инертной атмосферы (например, азота, аргона) и контроля влажности:
1. Предотвращение окисления и загрязнения материала.
В процессе подготовки материалов положительных электродов, от смешивания сырья до спекания, перчаточный бокс может обеспечить бескислородную среду, эффективно предотвращая окисление металлических порошков, таких как кобальт и никель. В процессе смешивания при воздействии кислорода некоторые металлы окисляются первыми, что приводит к неравномерному составу материала и влиянию на характеристики электрода. В процессе спекания активность реакции между материалом и кислородом выше в высокотемпературных средах. Функция перчаточного ящика по изоляции кислорода может обеспечить целостность структуры электродов, гарантировать качество материала положительного электрода и, таким образом, улучшить общую производительность аккумулятора.
2. Обеспечьте безопасность электролита.
Подготовка, нанесение покрытия и упаковка электролита выполняются в перчаточном боксе, который изолирует внешний кислород и влагу. Когда органические растворители в электролите вступают в контакт с влагой, могут возникнуть реакции гидролиза, изменяющие состав электролита и снижающие его производительность. В то же время инертная атмосфера перчаточного бокса также может продолжать играть роль в процессе нанесения покрытия и упаковки. Для некоторых новых твердых электролитов, например сульфидных систем, их чувствительность к воздуху чрезвычайно высока, и даже крайне малые количества контакта с воздухом могут привести к значительному снижению их производительности. Поэтому весь процесс от синтеза до упаковки должен проходить в перчаточном боксе, чтобы снизить риск взрыва и обеспечить безопасность производственного процесса.
3. Контролируйте активность реакции отрицательного электрода.
Нанесение отрицательного электрода из металлического лития необходимо проводить в среде со сверхнизкой влажностью и без кислорода, чтобы предотвратить образование дендритов металлического лития во время процесса осаждения. Рост дендритов будет действовать как шипы, пронзая сепаратор внутри батареи, вызывая короткое замыкание и, в конечном итоге, приводя к тепловому выходу из строя; Предварительная обработка отрицательных электродов на основе кремния (например, нанесение покрытия) основана на защите инертной атмосферы. Без инертной атмосферы, обеспечиваемой перчаточным боксом, отрицательные электроды на основе кремния склонны вступать в реакцию с кислородом, образуя изоляционный слой во время процесса предварительной обработки. Этот изоляционный слой будет препятствовать переносу электронов, что значительно снижает эффективность зарядки и разрядки аккумулятора.
4. Поддержка исследований и разработок материалов с высокой плотностью энергии.
Перчаточный ящик обеспечивает очень чистую атмосферу, не содержащую кислорода и воды. Высокопроизводительные материалы литиевых батарей с высокой плотностью энергии подвергаются серии экспериментов, таких как синтез материалов, модификация и тестирование внутри перчаточного бокса, избегая помех со стороны кислорода и влаги в воздухе и обеспечивая точность и надежность экспериментальных данных. С помощью перчаточного бокса исследователи смогут более глубоко изучить взаимосвязь между структурой и характеристиками материалов, постоянно оптимизировать состав и процесс подготовки материалов, а также заложить прочную основу для разработки материалов для литиевых батарей с более высокой плотностью энергии.
