Литий батареялары үшін оң электродтық материалдардың сапасын басқару

Литий батареялары үшін оң электродтық материалдардың сапасын басқару

Литий-ионды батареялардың өнімділігі оң электрод материалдарының сапасымен тығыз байланысты.

Бұл мақалада литий-иондық батареялардың жұмысына айтарлықтай әсер ететін, металл бөгде заттармен араласу, шамадан тыс ылғал және партия консистенциясының нашарлығы сияқты оң электродтық материалдардың бірнеше істен шығу түрлері келтірілген. Бұл ақаулық пішіндерінің батарея өнімділігіне келтіретін елеулі зиянын түсіндіреді және сапа мәселелерін одан әрі болдырмау және литий-ионды батареялардың сапасын жақсарту үшін күшті кепілдіктер бере отырып, сапа менеджменті тұрғысынан бұл ақауларды болдырмау жолын түсіндіреді.

Барлығымыз білетіндей, катод материалы литий-ионды батареялардың негізгі негізгі материалдарының бірі болып табылады және оның өнімділігі литий-иондық батареялардың өнімділік көрсеткіштеріне тікелей әсер етеді. Қазіргі уақытта литий-ионды батареялардың сатылатын катодты материалдарына литий кобалаты, литий манганаты, литий темір фосфаты, үштік материалдар және басқа да өнімдер кіреді.

Литий-ионды аккумуляторларға арналған басқа шикізатпен салыстырғанда, оң электрод материалдарының алуан түрлілігі, өндіріс процесі де күрделірек және сапаның бұзылу қаупі жоғары, осылайша сапаны басқарудың жоғары талаптарын талап етеді. Бұл мақалада материалды пайдаланушылардың көзқарасы бойынша литий-ионды аккумуляторлар үшін оң электродтық материалдардың жалпы ақаулық нысандары мен сәйкес алдын алу шаралары қарастырылады.

1. Оң электрод материалында аралас металл бөгде заттар

Катодты материалда темір (Fe), мыс (Cu), хром (Cr), никель (Ni), мырыш (Zn), күміс (Ag) және басқа металл қоспалары болғанда, түзілу сатысындағы кернеу кезінде батарея осы металл элементтерінің тотығу және қалпына келтіру потенциалына жетеді, бұл металдар алдымен оң полюсте тотығады, содан кейін теріс полюске дейін төмендейді. Теріс полюсте металл элементтер белгілі бір дәрежеде жиналған кезде, тұндырылған металдың қатты жиектері мен бұрыштары мембрананы тесіп, батареяның өздігінен разрядталуына әкеледі.

Өздігінен разряд литий-ионды батареяларға өлімге әкелуі мүмкін, сондықтан металл бөгде заттардың көзден енуіне жол бермеу өте маңызды.

Оң электродтық материалдар үшін көптеген өндірістік процестер бар және өндіріс процесінің әрбір сатысында металл бөгде заттардың ену қаупі бар. Бұл жабдықты автоматтандыру деңгейіне және материалды жеткізушілердің орнындағы сапаны басқару деңгейіне жоғары талаптар қояды. Дегенмен, материалдық жеткізушілер көбінесе шығындардың шектеулеріне байланысты жабдықты автоматтандырудың төмен деңгейлеріне ие болады, бұл өндіріс пен өндірістік процестерде тоқтау нүктелерінің көп болуына және бақыланбайтын тәуекелдердің жоғарылауына әкеледі.

Сондықтан, батареяның тұрақты өнімділігін қамтамасыз ету және өздігінен зарядсызданудың алдын алу үшін аккумулятор өндірушілері бес аспектіден металл бөгде заттардың енуіне жол бермеу үшін материал жеткізушілерін алға жылжытуы керек: адам, машина, материал, әдіс және қоршаған орта.

Персоналды бақылаудан бастап қызметкерлерге ұнтақпен жанаспас бұрын металл бөгде заттармен жанасудан аулақ болу үшін цехқа кірген кезде цехқа металл бөгде заттарды алып жүруге, зергерлік бұйымдарды киюге, жұмыс киімін, аяқ киім мен қолғап киюге тыйым салу керек. Қадағалау және тексеру механизмін құру, қызметкерлердің сапа туралы хабардарлығын арттыру және оларды цех ортасын саналы түрде сақтауға және сақтауға мәжбүрлеу.

Өндірістік жабдық материалдармен жанасатын жабдықтың құрамдас бөліктері мен құралдардың тот және тән материалдың тозуы сияқты бөгде заттарды енгізудің негізгі буыны болып табылады; Цехтағы ауа ағынының әсерінен материалмен тікелей жанаспайтын және шаң материалға жабысып қалқып тұратын жабдықтың құрамдас бөліктері мен құралдары. Әсер ету дәрежесіне қарай бояу, металл емес материалды жабындармен (пластик, керамикалық) ауыстыру және жалаң металл компоненттерін орау сияқты әртүрлі өңдеу әдістерін қолдануға болады. Менеджерлер сондай-ақ металл бөгде заттарды қалай басқару керектігін нақты анықтау үшін тиісті ережелер мен ережелерді орнатуы керек, бақылау парағын құруы және ықтимал проблемаларды болдырмау үшін қызметкерлерден тұрақты тексерулер жүргізуді талап етуі керек.

Шикізат оң электродтық материалдардағы металл бөгде заттардың тікелей көзі болып табылады. Сатып алынатын шикізатта металл бөгде заттардың құрамы туралы ережелер болуы керек. Зауытқа кіргеннен кейін олардың мазмұны көрсетілген диапазонда болуын қамтамасыз ету үшін қатаң тексеру жүргізілуі керек. Шикізат құрамындағы металл қоспаларының мөлшері нормадан асып кетсе, кейінгі процестерде оларды жою қиынға соғады.

Металл бөгде заттарды жою үшін электромагниттік темірді жою оң электродтық материалдарды өндіруде қажетті процесс болды. Электромагниттік темірді кетіру машиналары кеңінен қолданылады, бірақ бұл жабдық мыс және мырыш сияқты магнитті емес металл заттарда жұмыс істемейді. Сондықтан шеберханада мыс және мырыш компоненттерін пайдаланудан аулақ болу керек. Қажет болса, ұнтақпен тікелей байланыста болудан немесе ауаға әсер етуден аулақ болу ұсынылады. Сонымен қатар, электромагниттік үтікті кетіргіштің орнату орны, қондырғылар саны және параметр параметрлері де темірді кетіру әсеріне белгілі бір әсер етеді.

Цех ортасын қамтамасыз ету және цехта оң қысымға қол жеткізу үшін сонымен қатар сыртқы шаңның цехқа кіруіне және материалдарды ластауға жол бермеу үшін қос есіктер мен ауа душ есіктерін орнату қажет. Бұл ретте шеберхана жабдықтары мен болат конструкциялары тот баспауы керек, сонымен қатар жерді бояу және үнемі магнитсіздандыру керек.

2. Оң электрод материалының ылғалдылығы стандарттан асып түседі

Оң электродтық материалдар негізінен ауадан ылғалды сіңіруге оңай микрон немесе наносөлшемді бөлшектер, әсіресе жоғары Ni мазмұны бар үштік материалдар. Оң электрод пастасын дайындаған кезде, егер оң электрод материалында су мөлшері жоғары болса, суспензияны араластыру процесі кезінде NMP суды сіңіргеннен кейін PVDF ерігіштігі төмендейді, бұл паста гелінің желеге айналуына әкеледі, бұл өңдеу өнімділігіне әсер етеді. Батареяны жасағаннан кейін оның сыйымдылығы, ішкі кедергісі, айналымы және үлкейтуі әсер етеді, сондықтан оң электрод материалының ылғалдылығы, металл бөгде заттар сияқты, негізгі бақылау жобасы болуы керек.

Өндірістік желі жабдығын автоматтандыру деңгейі неғұрлым жоғары болса, ұнтақтың ауадағы экспозиция уақыты соғұрлым қысқа болады және су азырақ енгізіледі. Құбырды толық тасымалдауға қол жеткізу, құбырдың шық нүктелерін бақылау және автоматты тиеу мен түсіруге қол жеткізу үшін роботтық қаруларды орнату сияқты жабдықты автоматтандыруды жақсарту үшін материал жеткізушілерін ынталандыру ылғалдың енуін болдырмауға үлкен үлес қосады. Дегенмен, кейбір материалды жеткізушілер зауыттық дизайнмен немесе шығындар қысымымен шектеледі, ал жабдықты автоматтандыру жоғары емес және өндіріс процесінде көптеген тоқтау нүктелері болған кезде, ұнтақтың әсер ету уақытын қатаң бақылау қажет. Тасымалдау процесінде ұнтақ үшін азот толтырылған бөшкелерді қолданған дұрыс.
Өндірістік цехтың температурасы мен ылғалдылығы да негізгі бақылау көрсеткіші болып табылады және теориялық тұрғыдан алғанда, шық нүктесі неғұрлым төмен болса, соғұрлым қолайлы болады. Материалды жеткізушілердің көпшілігі агломерация процесінен кейін ылғалды бақылауға назар аударады. Олар шамамен 1000 градус Цельсий агломерация температурасы ұнтақтағы ылғалдың көп бөлігін кетіре алады деп санайды. Агломерация процесінен орау сатысына дейін ылғалды енгізу қатаң бақыланатын болса, ол негізінен материалдың ылғалдылығының стандарттан аспауын қамтамасыз ете алады.

Әрине, бұл агломерация процесіне дейін ылғалдылықты бақылаудың қажеті жоқ дегенді білдірмейді, өйткені егер алдыңғы процесте тым көп ылғал енгізілсе, агломерация тиімділігі мен материалдың микроқұрылымына әсер етеді. Сонымен қатар, орау әдісі де өте маңызды. Көптеген материал жеткізушілері вакуумды орау үшін алюминий пластик пакеттерін пайдаланады, бұл қазіргі уақытта ең үнемді және тиімді әдіс болып көрінеді.

Әрине, әртүрлі материал конструкцияларында суды сіңіруде айтарлықтай айырмашылықтар болуы мүмкін, мысалы, жабын материалдарындағы айырмашылықтар және олардың су сіңіруіне әсер етуі мүмкін нақты бетінің ауданы. Кейбір материал жеткізушілері өндіріс процесінде ылғалдың түсуіне жол бермесе де, материалдардың өздері суды оңай сіңіретін сипаттамаға ие, бұл электрод пластиналарына жасалғаннан кейін ылғалды құрғатуды өте қиындатады, бұл батарея өндірушілеріне қиындық тудырады. Сондықтан жаңа материалдарды әзірлеу кезінде суды сіңіру мәселесіне және әмбебаптығы жоғары материалдарды әзірлеуге назар аудару керек, бұл сұраныс пен ұсыныс үшін де өте тиімді.

3. 3 оң электродтық материалдың нашар топтама консистенциясы

Батарея өндірушілері үшін оң электрод материалдарының партиялары арасындағы айырмашылық неғұрлым аз және жақсырақ болса, дайын батареяның өнімділігі соғұрлым тұрақты болуы мүмкін. Барлығымыз білетіндей, литий темір фосфатты катодты материалдың негізгі кемшіліктерінің бірі партияның нашар тұрақтылығы болып табылады. Целлюлоза процесінде суспензияның әрбір партиясының тұтқырлығы мен қатты мөлшері партияның үлкен ауытқуына байланысты тұрақсыз, бұл пайдаланушыларға қиындық тудырады және бейімделу үшін процесті үнемі реттеуді қажет етеді.

Өндіріс жабдықтарын автоматтандыру дәрежесін арттыру литий-темір фосфатты материалдар партиясының тұрақтылығын арттырудың негізгі құралы болып табылады. Дегенмен, қазіргі уақытта отандық литий-темір фосфат материалдарын жеткізушілердің жабдықты автоматтандыру дәрежесі әдетте төмен, техникалық деңгей мен сапаны басқару қабілеті жоғары емес, ал ұсынылған материалдарда әртүрлі дәрежедегі партияның тұрақсыздығы проблемалары бар. Пайдаланушылардың көзқарасы бойынша, егер партиядағы айырмашылықтарды жою мүмкін болмаса, бір партиядағы материалдар біркелкі және тұрақты болған жағдайда партияның салмағы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым жақсы болады деп үміттенеміз.

Осылайша, бұл талапты қанағаттандыру үшін темір литий материалдарын жеткізушілер дайын өнімді жасағаннан кейін жиі араластыру процесін қосады, бұл материалдардың бірнеше партиясын біркелкі араластыру болып табылады. Араластыратын шәйнектің көлемі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым оның құрамындағы материалдар көп болады және аралас партияның мөлшері соғұрлым көп болады.

Бөлшектердің мөлшері, меншікті бетінің ауданы, ылғалдылығы, рН мәні және темір литий материалдарының басқа көрсеткіштері өндірілген суспензияның тұтқырлығына әсер етуі мүмкін. Дегенмен, бұл көрсеткіштер көбінесе белгілі бір диапазонда қатаң бақыланады және суспензия партиялары арасында әлі де тұтқырлықта айтарлықтай айырмашылықтар болуы мүмкін. Пакеттік пайдалану кезінде ауытқулардың алдын алу үшін көбінесе өндіріс формуласын имитациялау және оларды пайдалануға беру алдында суспензияның тұтқырлығының кейбір сынақтарын дайындау қажет және оларды талаптарға сай болғаннан кейін ғана пайдалануға болады, бірақ аккумулятор өндірушілері әрбір өндіріс алдында сынақтан өткізу, бұл өндіріс тиімділігін айтарлықтай төмендетеді, сондықтан олар бұл жұмысты материал жеткізушісіне жібереді және материал жеткізушісінен сынақты аяқтауды және жөнелту алдында талаптарды орындауды талап етеді.

Әрине, технологияның жетілдірілуімен және материал жеткізушілерінің технологиялық мүмкіндіктерінің жақсаруымен физикалық қасиеттердің дисперсиясы азайып барады және жөнелту алдында тұтқырлықты сынау қадамын өткізіп жіберуге болады. Жүйелілікті жақсарту үшін жоғарыда аталған шаралардан басқа, біз партияның тұрақсыздығын барынша азайту және сапа мәселелерінің туындауын болдырмау үшін сапа құралдарын пайдалануымыз керек. Негізінен келесі аспектілерден басталады.

(1) Операциялық процедураларды орнату.

Өнімнің өзіндік сапасы жобаланған және өндірілген. Сондықтан операторлардың қалай жұмыс істейтіні өнім сапасын бақылау үшін ерекше маңызды және егжей-тегжейлі және нақты жұмыс стандарттары белгіленуі керек.

(2) CTQ идентификациясы.

Өнім сапасына әсер ететін негізгі көрсеткіштер мен процестерді анықтаңыз, осы негізгі бақылау көрсеткіштерін қадағалаңыз және төтенше жағдайларға сәйкес әрекет ету шараларын жасаңыз. Ортофосфор қышқылы теміржол желісі литий темір фосфатының қазіргі дайындамасының негізгі бағыты болып табылады. Оның процестеріне топтамалау, шарикті фрезерлеу, агломерациялау, ұсақтау, орау және т.б. кіреді. Шарлы фрезерлеу процесін негізгі процесс ретінде басқару керек, өйткені шарикті фрезерлеуден кейінгі бастапқы бөлшектердің өлшемдерінің консистенциясы жақсы бақыланбаса, бөлшектердің консистенциясы. дайын өнімнің өлшемі әсер етеді, бұл материалдар партиясының консистенциясына әсер етеді.

(3) SPC пайдалану.

Негізгі процестердің негізгі сипаттамалық параметрлеріне нақты уақыт режимінде SPC мониторингін жүргізіңіз, қалыптан тыс нүктелерді талдаңыз, тұрақсыздықтың себептерін анықтаңыз, тиімді түзету және алдын алу шараларын қабылдаңыз және клиентке ағып жатқан ақаулы өнімдерді болдырмаңыз.

4. Басқа қолайсыз жағдайлар

Шламды дайындау кезінде оң электрод материалы еріткіштермен, желімдермен және суспензия резервуарындағы белгілі бір пропорцияда өткізгіш заттармен біркелкі араласады, содан кейін құбыр арқылы шығарылады. Оң электрод материалындағы үлкен бөлшектерді және бөгде заттарды ұстап тұру және жабу сапасын қамтамасыз ету үшін розеткаға сүзгі экраны орнатылған. Оң электрод материалында үлкен бөлшектер болса, ол сүзгі экранының бітелуіне әкеледі. Егер үлкен бөлшектердің құрамы әлі де оң электрод материалының өзі болса, ол тек өндіріс тиімділігіне әсер етеді және батареяның өнімділігіне әсер етпейді және мұндай шығындарды азайтуға болады. Бірақ егер бұл үлкен бөлшектердің құрамы белгісіз болса және олар басқа металл бөгде заттар болса, қазірдің өзінде дайындалған суспензия толығымен жойылып, үлкен шығындарға әкеледі.

Бұл ауытқудың орын алуы материалды жеткізушінің ішкі сапаны басқару мәселелеріне байланысты болуы керек. Оң электродтық материалдардың көпшілігі скрининг процестері арқылы және экранның зақымдануы, тексерілуі және уақытылы ауыстырылуы арқылы шығарылады. Экран зақымдалған болса, ағып кетуге қарсы шаралар қолданылмайды және зауыттық тексеру кезінде үлкен бөлшектердің анықталмауы әлі де жақсартуды қажет етеді.