Suyun lityum pil üretim süreci üzerindeki etkisi

Suyun lityum pil süreci üzerindeki etkisi

1. Suyun lityum pillerin güvenliği üzerindeki etkisi

Su, lityum pillerdeki zararlı maddelerden biridir. Aşırı su, lityum pillerin içinde kısa devre, genleşme ve kopma gibi güvenlik sorunlarına yol açabilir. Suyun lityum pilin içine girmesinin ana yolu, hammaddelerden ve üretim sürecinden getirilen sudur. Bu nedenle, lityum pilin üretim sürecinde, lityum pilin güvenliğini sağlamak için su içeriği sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.

2. Suyun lityum pil performansı üzerindeki etkisi

Su sadece lityum pilin güvenliğini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda performansını da etkiler. Doğru miktarda su, lityum pilin elektrokimyasal reaksiyonunu teşvik edebilir, kapasiteyi artırabilir ve lityum iyon pilin şarj edilmesi ve boşaltılması.

Ancak, aşırı su pil performansında düşüşe yol açacak ve pilin hizmet ömrünü kısaltacaktır. Bu nedenle, lityum pillerin üretim sürecinde, en iyi pil performansını elde etmek için su içeriğinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.

Suyun lityum piller üzerindeki tehlikeleri

Akü şişmesi ve sızıntısı

Lityum-iyon bataryadaki su içeriği çok fazla ise, elektrolitteki lityum tuzu ile reaksiyona girerek HF oluşturacaktır:

H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF

Hidroflorik asit (HF) çok aşındırıcı bir asittir ve akü performansı için çok tahrip edicidir:

HF akünün içindeki metal parçaları, akü kutusunu ve contayı aşındıracak, bu da sonunda akünün kırılmasına ve sızıntı yapmasına neden olacaktır.

HF, batarya içindeki Katı-Elektrolit Arayüzünü tahrip edecek ve SEI membranının ana bileşenleri ile reaksiyona girecektir:

ROCO2Li + HF → ROCO2H + LiF
Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF

Son olarak, bataryanın içinde LiF çökelmesi oluşur ve bu da bataryadaki lityum iyonlarının geri dönüşü olmayan kimyasal reaksiyonlara girmesine neden olur. lityum iyon pil anotuaktif lityum iyonlarını tüketir ve bataryanın enerjisi azalır.

Yeterli nem olduğunda, daha fazla gaz üretilir ve pilin içindeki basınç artar, bu da pilin stres altında deforme olmasına neden olur ve pilin şişme ve sızıntı tehlikesi vardır.

Piyasada cep telefonu veya dijital elektronik ürünlerin kullanımı sırasında karşılaşılan batarya şişkinliği, kapağı açma durumlarının çoğu lityum bataryaların yüksek iç suyundan, gaz üretiminden kaynaklanan şişkinliklerden kaynaklanmaktadır.

Bataryanın iç direnci daha büyük hale gelir

Batarya iç direnci, bataryanın en önemli performans parametrelerinden biridir, batarya içindeki iyon ve elektron iletiminin zorluğunu ölçmek için ana semboldür, bu da bataryanın çevrim ömrünü ve çalışma durumunu doğrudan etkiler; iç direnç ne kadar küçükse, batarya boşaldığında işgal edilen voltaj o kadar küçük olur ve daha fazla enerji çıkarır.

Su içeriği arttığında, bataryanın Katı-Elektrolit-Arayüz yüzeyinde POF3 ve LiF çökelmesi oluşacak, SEI membranının yoğunluğunu ve homojenliğini bozarak bataryanın iç direncinin kademeli olarak artmasına neden olacak ve bataryanın deşarj kapasitesi sürekli olarak azalacaktır.

Kısaltılmış çevrim ömrü

Aşırı su içeriği pilin SEI filmini tahrip eder, iç direnç giderek artar, pilin deşarj kapasitesi giderek küçülür ve pilin kullanım süresi pil her tam şarj edildiğinde giderek kısalır, pilin normal olarak kullanılabileceği sayı (döngü) doğal olarak azalır ve pilin kullanım süresi (ömrü) kısalır.

Lityum pil üretiminde su kaynakları

Lityum pil üretim sürecinde, nem kaynağı aşağıdaki hususlara ayrılabilir:

1. Hammaddeler tarafından getirilen nem

• Pozitif ve negatif materyaller: Pozitif ve negatif aktif maddeler, havadaki suyu emmesi çok kolay olan mikron ve nanometre partiküllerdir; özellikle üçlü veya ikili katot malzemeleri Yüksek Ni (nikel) içeriğine sahip malzemenin geniş bir özgül yüzey alanı vardır ve malzemenin yüzeyinin suyu emmesi ve reaksiyona girmesi çok kolaydır. Kaplanmış direk parçasının depolama ortamı yüksek neme sahipse, direk parçasının yüzey kaplaması da havadaki nemi hızla emecektir.
• Elektrolit: içindeki çözücü bileşen lityum iyon pil elektroliti su molekülleriyle reaksiyona girecektir; elektrolit içindeki çözünen lityum tuzu da suyu emmeye ve kimyasal olarak reaksiyona girmeye eğilimlidir; bu nedenle elektrolit içinde belirli bir miktar su olacaktır; elektrolit uzun süre veya depolama ortamında çok yüksek bir sıcaklıkta saklanırsa, elektrolit içindeki su içeriği de artacaktır.
• Ayırıcı: Ayırıcı, aynı zamanda oldukça emici olan gözenekli bir plastik filmdir (PP/PE malzeme).

2. Elektrot tabakasının hamur haline getirilmesinde eklenen su

Negatif elektrot hamuruna su eklenecek ve hammaddelerle karıştırılacak ve daha sonra kaplanacak, böylece negatif elektrot tabakasının kendisi su içerecektir. Sonraki kaplama işleminde, ısıtma ve kurutma olmasına rağmen, kutup parçasının kaplamasının içinde hala önemli miktarda su adsorbe edilir.

3. Atölye ortamı nemi

• Atölyedeki havada bulunan nem: Havadaki nem, genellikle bağıl nem olarak ölçülür. Farklı mevsimler, farklı hava koşulları, bağıl nem büyük ölçüde değişir; ilkbahar, yaz hava nemi nispeten büyüktür (60%'den fazla), sonbahar, kış havası daha kuru nem daha küçüktür (40%'den az); yağmurlu gün hava nemi daha büyük, güneşli gün hava nemi daha küçüktür. Yani farklı hava nemi, havadaki su içeriği farklıdır.
• İnsan vücudu tarafından üretilen su (insan teri, dışarı verilen nefes, el yıkama suyu)
• Çeşitli yardımcı malzemeler ve kağıtlar (karton, paçavra, beyanname) tarafından getirilen su

Lityum pillerdeki su nasıl kontrol edilir?

1. Hammaddelerin kontrolü

Lityum pil üretim sürecinde hammaddelerin kontrolü çok önemlidir. Bunlar arasında elektrolit, separatör, pozitif ve negatif elektrot malzemeleri gibi hammaddeler su içerebilir. Bu nedenle, tedarik süreci sırasında, bu hammaddelerin su içeriğinin standardı karşıladığından emin olmak için sıkı bir kalite kontrolünden geçirilmesi gerekir.

Bu arada, depolama ve kullanım sürecinde, suyun hammaddeler üzerindeki etkisini önlemek için kuru depolama ve doğrudan güneş ışığından kaçınma gibi ilgili önlemlerin alınması gerekir.

2. Üretim süreci kontrolü

Lityum içinde akü üretimi sürecinde, suyu kontrol etmek için bir dizi önlem alınması gerekir. Örneğin, elektrot hazırlama sürecinde, elektrot malzemesi karıştırma ve kaplama işleminin aşırı su içermediğinden emin olmak gerekir.

Bu arada, batarya montaj sürecinde, uygun diyafram ve elektrolitin seçilmesi ve montaj ortamının düşük bağıl neme sahip olduğundan emin olunması gerekir. Buna ek olarak, batarya oluşum sürecinde, suyun batarya performansı üzerindeki etkisini önlemek için oluşum sıcaklığı ve süresinin kontrol edilmesi gerekir.

3. Ekipman seçimi ve kontrolü

Lityum pil üretim sürecinde ekipman seçimi ve kontrolü de çok önemlidir. Su içeriğini etkili bir şekilde kontrol etmek için vakumlu kurutma, sıcak hava ile kurutma ve benzeri gibi uygun kurutma ekipmanı ve teknolojisinin seçilmesi gerekir.

Aynı zamanda, normal çalışmasını sağlamak ve su sızıntısını ve diğer sorunları önlemek için üretim sürecinde üretim ekipmanının düzenli olarak incelenmesi ve bakımı da gereklidir.

4. Test ve analiz

Lityum pillerin kalite ve performansının gereksinimleri karşıladığından emin olmak için pilin test edilmesi ve analiz edilmesi gerekir. Bunlar arasında su tespiti çok önemli bir yer tutar. Yaygın olarak kullanılan su tespit yöntemleri arasında gaz kromatografisi, kütle spektrometrisi, Karl Fischer yöntemi vb. yer alır.

Bataryadaki su içeriği bu tespit yöntemleriyle etkili bir şekilde tespit edilebilir ve buna göre kontrol edilip işlenebilir. Aynı zamanda, bataryanın kullanımını ve performans değişikliklerinin eğilimini anlamak için bataryanın performans testinin de düzenli olarak yapılması gerekir.

Sonuç

Lityum pil sürecinde su çok önemli bir etki faktörüdür. Lityum pillerin kalite ve performansının gereksinimleri karşılamasını sağlamak için su içeriğinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.

Hammaddelerin, üretim sürecinin, ekipmanın ve testlerin kapsamlı kontrolü ve işlenmesi sayesinde, lityum pillerin su içeriğinin gereksinimleri karşılamasını ve en iyi pil performansını ve hizmet ömrünü elde etmesini etkili bir şekilde sağlayabilir.