تأثير الرطوبة في عملية تصنيع بطارية الليثيوم

01.&نبسب;ضرر الرطوبة على بطاريات الليثيوم

1. انتفاخ البطارية وتسربها

إذا كان محتوى الماء في بطاريات الليثيوم أيون كثيرًا، فسوف يتفاعل كيميائيًا مع ملح الليثيوم الموجود في المنحل بالكهرباء ويولد التردد العالي:

H2O + LiPF6 → POF3 + ليف + 2HF&نبسب;

حمض الهيدروفلوريك (التردد العالي) هو حمض شديد التآكل ومدمر للغاية لأداء البطارية:

سيؤدي التردد العالي إلى تآكل الأجزاء المعدنية داخل البطارية، وهيكل البطارية، والختم، مما سيؤدي في النهاية إلى كسر البطارية وتسربها.

يؤدي التردد العالي إلى إتلاف غشاء SEI (واجهة الإلكتروليتات الصلبة) داخل البطارية، ويتفاعل مع المكونات الرئيسية لغشاء SEI:&نبسب;

ROCO2Li + التردد العالي → ROCO2H + ليف

Li2CO3&نبسب;+ 2HF → H2CO3&نبسب;+ 2LiF

أخيرًا، يتم إنشاء ترسيب ليف داخل البطارية، بحيث تكون أيونات الليثيوم في اللوحة السلبية للبطارية تفاعلًا كيميائيًا لا رجعة فيه، واستهلاك أيونات الليثيوم النشطة، ويتم تقليل طاقة البطارية.

عندما يكون الماء كافيا، سيكون الغاز الناتج أكثر، وسيصبح الضغط داخل البطارية أكبر، مما سيؤدي إلى إجهاد البطارية وتشوهها، وستكون هناك مخاطر مثل انتفاخ البطارية وتسربها.

إن حالة انتفاخ البطارية وغطاء صندوق الأمتعة الذي يواجهه استخدام الهواتف المحمولة أو المنتجات الإلكترونية الرقمية في السوق ترجع في الغالب إلى ارتفاع الرطوبة الداخلية وانتفاخ إنتاج الغاز في بطاريات الليثيوم.

2. تزداد المقاومة الداخلية للبطارية

تعتبر المقاومة الداخلية للبطارية من أهم مؤشرات أداء البطارية، وهي العلامة الرئيسية لقياس صعوبة انتقال الأيونات والإلكترونات داخل البطارية، مما يؤثر بشكل مباشر على عمر دورة البطارية وحالة تشغيلها. كلما كانت المقاومة الداخلية أصغر، قل الجهد الذي تشغله البطارية عند التفريغ، وزاد إنتاج الطاقة.

عندما يزيد محتوى الماء، سيحدث ترسيب POF3 وLiF على سطح فيلم SEI للبطارية (واجهة المنحل بالكهرباء الصلبة)، مما يؤدي إلى إتلاف كثافة وتوحيد فيلم SEI، مما يؤدي إلى زيادة تدريجية في المقاومة الداخلية للبطارية و الانخفاض المستمر في قدرة تفريغ البطارية.

3. تقصير دورة الحياة&نبسب;

محتوى الماء كبير جدًا، مما أدى إلى تدمير فيلم SEI للبطارية، وزيادة المقاومة الداخلية تدريجيًا، وأصبحت سعة تفريغ البطارية أصغر وأصغر، وفي كل مرة يتم شحن البطارية بالكامل بعد استخدام البطارية تصبح أيضًا أقصر وأقصر، يمكن استخدام البطارية عادة لشحن عدد التفريغ (الدورة) سوف يصبح بطبيعة الحال أقل، وسيتم تقصير وقت استخدام البطارية (العمر).

02.&نبسب;مصدر الماء في إنتاج بطاريات الليثيوم

في عملية تصنيع بطاريات الليثيوم يمكن تقسيم مصدر المياه إلى الجوانب التالية:&نبسب;

1. المياه الواردة بالمواد الخام&نبسب;

1.1 مواد القطب الموجب والسالب: المواد النشطة الموجبة والسالبة هي جزيئات ميكرون ونانو، والتي يمكن أن تمتص الماء بسهولة في الهواء؛ على وجه الخصوص، المواد ذات الكاثود الثلاثي أو الثنائي ذات المحتوى العالي من النيكل (النيكل) لها مساحة سطح محددة كبيرة، وسطح المادة سهل امتصاص الماء والتفاعل. بعد الطلاء، إذا كانت رطوبة بيئة التخزين كبيرة، فإن الطلاء السطحي لفيلم القطب سوف يمتص الرطوبة في الهواء بسرعة.

1.2 المنحل بالكهرباء: سوف يتفاعل مكون المذيب في المنحل بالكهرباء كيميائيا مع جزيئات الماء؛ من السهل أيضًا أن يمتص ملح الليثيوم المذاب في المنحل بالكهرباء الماء ويخضع للتفاعلات الكيميائية. لذلك سيكون هناك كمية معينة من الماء في التحليل الكهربائي. إذا كان وقت تخزين الإلكتروليت طويلًا جدًا، أو كانت درجة حرارة بيئة التخزين مرتفعة جدًا، فسيزيد محتوى الماء في الإلكتروليت.

1.3 الفاصل: الفاصل عبارة عن فيلم بلاستيكي مسامي (مادة ص/بي)، وامتصاصه للماء كبير جدًا أيضًا.

2. يضاف الماء إلى عملية اللب الكهربائي&نبسب;

سوف يقوم اللب السلبي بإضافة الماء لتحريك المواد الخام، ومن ثم الطلاء، وبالتالي فإن الورقة السلبية نفسها هي الماء. في عملية الطلاء اللاحقة، على الرغم من وجود تسخين وتجفيف، لا يزال هناك جزء كبير من الماء ممتص داخل طلاء لوح القطب.

3. رطوبة بيئة الورشة&نبسب;

3.1 الرطوبة في الهواء في ورشة العمل يتم قياس الرطوبة في الهواء عمومًا بالرطوبة النسبية. وتختلف الرطوبة النسبية بشكل كبير باختلاف المواسم والطقس. تكون رطوبة الهواء في فصلي الربيع والصيف كبيرة نسبياً (أكثر من 60%)، ويكون الهواء في الخريف والشتاء جافاً نسبياً وتكون نسبة الرطوبة قليلة نسبياً (أقل من 40%). تكون رطوبة الهواء أعلى في الأيام الممطرة وتنخفض في الأيام المشمسة. تختلف رطوبة الهواء باختلاف محتوى الماء في الهواء:

3.2 الماء الذي ينتجه جسم الإنسان (تعرق الإنسان، الزفير، الماء بعد غسل اليدين)

3.3 الرطوبة التي تجلبها المواد المساعدة والأوراق المختلفة (الكرتون، والخرق، والتقارير)

03.&نبسب;التحكم في المياه في عملية إنتاج بطاريات الليثيوم

1. التحكم الصارم في الرطوبة البيئية لورشة الإنتاج&نبسب;

1.1 التحريك المتجانس في ورشة إنتاج الأقطاب الكهربائية، الرطوبة النسبية هي ≦10%؛&نبسب;

1.2 الطلاء (الرأس والذيل)، رطوبة نقطة الندى ≥ -10 درجة مئوية في ورشة إنتاج القطب الكهربائي؛&نبسب;

1.3 قطع ورشة إنتاج القطب الكهربائي، الرطوبة النسبية ≥ 10%؛&نبسب;

1.4 الترقق، اللف، ورشة التجميع، رطوبة نقطة الندى ≦-35 درجة مئوية موانئ دبي

1.5. حقن البطارية، الختم، رطوبة نقطة الندى ≥ -45 درجة مئوية موانئ دبي.

2. يتم التحكم بشكل صارم في جسم الإنسان والرطوبة الخارجية التي يتم إدخالها إلى ورشة العمل&نبسب;

2.1 إدارة الامتثال للعمليات:

-- عند الدخول إلى ورشة التجفيف، من الضروري تغيير الملابس وارتداء القبعات وتغيير الأحذية وارتداء الأقنعة؛&نبسب;

- يحظر لمس صفائح الأقطاب الكهربائية والخلايا الكهربائية بالأيدي العارية.&نبسب;

2.2 إدارة رطوبة المواد المساعدة:&نبسب;

- يمنع منعا باتا إحضار الكرتون إلى ورشة التجفيف؛&نبسب;

-- يجب أن تكون اللوحات الورقية وألواح التعريف الموجودة في غرفة التجفيف محكمة الغلق بالبلاستيك؛&نبسب;

- يمنع مسح الأرضية بالماء في غرفة التجفيف.

3. التحكم بدقة في وقت تخزين وتعرض صفائح الأقطاب الكهربائية&نبسب;

3.1 إدارة التخزين منخفض الرطوبة:&نبسب;

- يجب تخزين صفائح الأقطاب الكهربائية المدرفلة والمقطعة في بيئة منخفضة الرطوبة خلال 30 دقيقة (≦ -35 درجة مئوية موانئ دبي)

- يجب تفريغ صفائح القطب الكهربائي المخبوزة وغير المصنعة للتخزين (≦-95 كيلو باسكال)&نبسب;

3.2 إدارة وقت التعرض:&نبسب;

-- بعد الخبز، والإنتاج، واللف، والتعبئة، وحقن السوائل، يجب إكمال الختم خلال 72 ساعة (رطوبة نقطة الندى في ورشة العمل ≥ -35 درجة مئوية)

3.3 إدارة الوارد أولاً يخرج أولاً:&نبسب;

- يجب أن يتبع استخدام صفائح الأقطاب الكهربائية لوائح ما يدخل أولاً يخرج أولاً، أي أنه يتم استخدام الدفعة من قبل؛ اخبز أولاً، استخدم أولاً.

4. التحكم الصارم في عملية الخبز للوحة القطب الكهربائي والفاصل&نبسب;

4.1 قبل الاستخدام، يجب خبز لوح القطب الكهربائي والفاصل قبل الاستخدام؛&نبسب;

4.2 إذا لم يكن من الممكن خبز صفيحة القطب الكهربائي والفاصل قبل الإنتاج واللف، فيجب خبز الخلية قبل حقن السائل؛&نبسب;

4.3 أثناء عملية خبز لوح القطب الكهربائي أو خلية البطارية، يجب مراقبة معلمات الفرن (درجة الحرارة والوقت ودرجة الفراغ) بدقة؛&نبسب;

4.4 يجب فحص درجة حرارة الفرن ودرجة الفراغ بانتظام لضمان الدقة.

5. اختبار ومراقبة محتوى الماء&نبسب;

5.1 لوح القطب الكهربائي، الفاصل (أو البطارية)، المنحل بالكهرباء يجب أن يختبر محتوى الماء، ويكون مؤهلاً لحقن السائل؛&نبسب;

5.2 طريقة الاختبار: أخذ العينات وفقًا للوائح؛ استخدم جهاز اختبار الرطوبة كارل فيشر للقياس؛&نبسب;

5.3 معيار تأهيل محتوى الماء:&نبسب;

- محتوى الماء للوحة القطب ≦ 200 جزء في المليون (التحكم المسبق ≦ 150 جزء في المليون)&نبسب;

- محتوى الماء الفاصل ≦ 600 جزء في المليون

- محتوى الماء بالكهرباء ≦ 20 جزء في المليون

باختصار، في عملية تصنيع بطاريات الليثيوم، يتم التحكم في رطوبة الرطوبة البيئية، ووقت التخزين والتعرض للقطب الكهربائي، وعملية خبز القطب الكهربائي والفاصل، وفترة صلاحية المنحل بالكهرباء، واختبار محتوى الماء و الجوانب الأخرى ضرورية، بمجرد خروجها عن السيطرة، ستؤدي إلى عيوب قاتلة في أداء البطارية المجمعة، والعواقب خطيرة للغاية!

لذلك، سواء كان موظفو الإدارة، أو موظفو الإنتاج، أو موظفو فحص الجودة، لتعزيز الوعي بالتحكم في مياه البطارية، التزم دائمًا بأحكام العملية بشكل صارم، للتأكد من أن مياه البطارية كانت في حالة خاضعة للرقابة ومؤهلة!