In de productie van lithiumbatterijen ontwikkelt een ogenschijnlijk alledaags maar cruciaal onderdeel - het handschoenenkastje - zich tot een essentieel instrument om de batterijprestaties te waarborgen en technologische doorbraken te stimuleren. Het creëert een ultrazuivere omgeving door vocht, zuurstof en onzuiverheden uit de lucht te isoleren, wat betrouwbare garanties biedt voor de synthese van elektrodematerialen, de bereiding van elektrolyten, de assemblage van batterijen en prestatietests van lithiumbatterijen. Dit artikel analyseert de technische waarde en toepassingslogica van het handschoenenkastje voor lithiumbatterijen vanuit drie aspecten: definitie, kernfunctie en selectiestrategie.
1. Wat is een lithiumbatterij?Batterij Handschoenenkastje
Een handschoenenkastje met lithiumbatterij is een volledig omsloten apparaat. Door een roestvrijstalen of transparante acrylbehuizing, een handschoenbedieningsinterface en een gaszuiveringssysteem wordt het zuurstofgehalte binnenin gecontroleerd op minder dan 1 ppm en het vochtgehalte op minder dan 0,1 ppm. De kernstructuur omvat:
· Dubbellaags afgedichte behuizing: De hoofdbehuizing is geïsoleerd van het overgangscompartiment. Vóór gebruik wordt een vacuümpomp- en inertgasvulcyclus uitgevoerd om het risico op kruisbesmetting met 90% te verminderen. Zo kan bijvoorbeeld in de elektrolytinjectiestap van lithium-ionbatterijen de waterinfiltratie van de omgevingswaarde (ongeveer 20.000 ppm) door de cycluszuivering van het overgangscompartiment worden teruggebracht tot minder dan 0,1 ppm.
· Handschoenbedieningsinterface: Uitgerust met 2-4 nitril- of latexhandschoenen met een diameter van 200 mm, geschikt voor conventionele experimentele apparatuur. Operators voeren fijne handelingen zoals het snijden van elektroden en het inkapselen uit met handschoenen om direct contact met schadelijke stoffen te vermijden.
· Zuiveringssysteem: Moleculaire zeven absorberen vocht, katalysatoren breken zuurstof af en het gecombineerde gebruik van een circulatieventilator zorgt voor dynamische gaszuivering. Standaardapparatuur kan het zuurstofgehalte in een ruimte van 875 mm × 480 mm × 500 mm binnen 2 uur verlagen van 21% tot minder dan 1 ppm en het vochtgehalte van de omgevingswaarde tot minder dan 0,1 ppm.
2. Kernfunctie
Materiaalbescherming: blokkering van de chemische reactieketen
DeelektrodematerialenLithiumbatterijen (zoals lithiumkobaltoxide en grafiet) en de elektrolyt zijn extreem gevoelig voor vocht en zuurstof. Zo vormt de negatieve elektrode van het lithiummetaal al lithiumoxide bij blootstelling aan lucht gedurende slechts 10 minuten, wat resulteert in het verlies van actieve stoffen; de LiPF6 in de elektrolyt ontleedt bij contact met vocht en produceert HF, wat de elektrodematerialen aantast en het vaste-elektrolytinterfacemembraan (SEI) beschadigt. Het handschoenenkastje handhaaft een zuurstofgehalte van minder dan 1 ppm en een vochtgehalte van minder dan 0,1 ppm, waardoor de levensduur van de batterij wordt verlengd van 800 naar 1200 keer en de capaciteitsafname wordt verlaagd van 8% per jaar naar 2%.
Procesnauwkeurigheid: verbetering van de productieconsistentie
Tijdens het bereidingsproces van elektrodepasta voorkomt het handschoenenkastje dat de werkzame stoffen met de lucht reageren, waardoor de uniformiteit van de pasta wordt gewaarborgd en de afwijking in de elektrodedikte wordt teruggebracht van ±5 μm tot ±2 μm. Tijdens de batterijassemblage ondersteunt het handschoenenkastje de geïntegreerde bediening van apparatuur zoals lamineer- en injectiemachines, waardoor de arbeidskosten per GWh worden verlaagd van 15 miljoen yuan naar 8 miljoen yuan, terwijl de productopbrengst wordt verhoogd van 88% naar 94%.
Veiligheidscontrole: procesrisico's verminderen
Laserlassen met titaniumlegering vereist zuurstofisolatie om oxidatie en broosheid van de las te voorkomen. De in het handschoenenkastje gelaste batterijbehuizing heeft een verhoogde treksterkte van 600 MPa naar 800 MPa en de structurele sterkte is met 30% toegenomen. In de steriele verpakking van hartstents heeft het handschoenenkastje, in combinatie met het HEPA-filtratiesysteem (deeltjesfiltratie-efficiëntie 99,97%), de microbiële besmettingsgraad verlaagd van 0,3% naar 0,01%, waardoor het risico op postoperatieve infectie aanzienlijk is verminderd.
3. Hoe kiest u een dashboardkastje?
Voldoen aan milieu-eisen
Gasatmosfeer: Het zuurstofgehalte bij de productie van lithiumionbatterijen moet minder dan 1 ppm bedragen en het vochtgehalte moet minder dan 0,1 ppm bedragen. Voor onderzoek naar vaste-stofbatterijen kan een mengsel van argon en koolstofdioxide nodig zijn.
Temperatuur- en vochtigheidsregeling: De hogetemperatuurbehandeling van elektrodematerialen vereist een omgeving van 300 °C. Het dashboardkastje moet worden uitgerust met een elektrische verwarmingsmodule en een snelkoelsysteem.
Operationele compatibiliteit
Afmetingen doos: Klein (50×80×50 cm) is geschikt voor monsteranalyse; medium (80×120×100 cm) is geschikt voor elektrodenvoorbereiding en -assemblage; groot (120×180×150 cm) kan een vulmachine en een lamineermachine integreren om een geautomatiseerde productielijn te verkrijgen.
Handschoenmateriaal: Nitrilhandschoenen zijn bestand tegen chemische corrosie en zijn geschikt voor elektrolytische bewerkingen; latexhandschoenen hebben een hoge flexibiliteit en zijn geschikt voor fijne bewerkingen zoals elektrodesnijden.
Verificatie van prestatieparameters
Reinigingsvermogen: Het debiet van de circulatieventilator moet ≥ 10 m³/u zijn en de gewenste omgevingstemperatuur binnen 2 uur bereiken. Er werd een meting uitgevoerd met apparatuur van een bepaald merk en daaruit bleek dat de 875 mm × 480 mm × 500 mm grote box in slechts 1,5 uur van de gewenste omgevingswaarde naar de gewenste waarde kan zuiveren.
Afdichtingsprestaties: De lekkage moet < 0,05% vol/h zijn en de drukdempingstest moet een afname van ≤ 0,03% binnen 24 uur laten zien. Apparatuur met een O-ring vacuümontwerp heeft een afdichtingsduur tot 10 jaar of langer.
