Lityum pil üretimi alanında, görünüşte sıradan ama hayati önem taşıyan bir ekipman olan eldiven kutusu, pil performansını güvence altına almak ve teknolojik atılımları yönlendirmek için temel bir araç haline geliyor. Havadaki nemi, oksijeni ve yabancı maddeleri izole ederek ultra saf bir ortam yaratır ve elektrot malzemelerinin sentezi, elektrolitlerin hazırlanması, pil montajı ve lityum pillerin performans testleri için güvenilir garantiler sunar. Bu makale, lityum pil eldiven kutusunun teknik değerini ve uygulama mantığını üç açıdan inceleyecektir: tanım, temel işlev ve seçim stratejisi.
1、Lityum Nedir?Pil Eldiven Kutusu
Lityum pilli eldiven kutusu, tamamen kapalı bir cihazdır. Paslanmaz çelik veya şeffaf akrilik kutu gövdesi, eldiven kullanım arayüzü ve gaz arıtma sistemi sayesinde, içerideki oksijen içeriği 1 ppm'den, nem ise 0,1 ppm'den düşük olacak şekilde kontrol edilir. Temel yapısı şunları içerir:
· Çift katmanlı kapalı kutu gövdesi: Ana kutu gövdesi, geçiş bölmesinden izole edilmiştir ve çalıştırmadan önce, çapraz kontaminasyon riskini %90 oranında azaltmak için vakum pompalama ve inert gaz doldurma döngüsü gerçekleştirilir. Örneğin, lityum iyon pillerin elektrolit enjeksiyon adımında, geçiş bölmesinin döngüsel arıtımı, su sızmasını çevresel değerden (yaklaşık 20.000 ppm) 0,1 ppm'nin altına düşürebilir.
· Eldiven kullanım arayüzü: 200 mm çapında, konvansiyonel deney ekipmanlarının kullanımına uygun 2-4 nitril veya lateks eldiven ile donatılmıştır. Operatörler, elektrot kesme ve kapsülleme gibi hassas işlemleri, zararlı maddelerle doğrudan temastan kaçınmak için eldivenler aracılığıyla gerçekleştirirler.
· Arıtma sistemi: Moleküler elekler nemi emer, katalizörler oksijeni ayrıştırır ve sirkülasyon fanının birlikte kullanımı dinamik gaz arıtımı sağlar. Standart ekipman, 875 mm x 480 mm x 500 mm boyutlarındaki bir kutudaki oksijen içeriğini %21'den 1 ppm'nin altına ve nem oranını da çevresel değerden 0,1 ppm'nin altına 2 saat içinde düşürebilir.
2、Çekirdek Fonksiyon
Malzeme koruması: Kimyasal reaksiyon zincirinin engellenmesi
Theelektrot malzemeleriLityum pillerin (lityum kobalt oksit, grafit gibi) ve elektrolitlerin nem ve oksijene karşı son derece hassas olduğu bilinmektedir. Örneğin, lityum metal negatif elektrot, havaya yalnızca 10 dakika maruz kaldığında lityum oksit oluşturarak aktif maddelerin kaybına neden olur; elektrolit içindeki LiPF6, nemle karşılaştığında ayrışarak HF üretir ve bu da elektrot malzemelerini aşındırır ve katı elektrolit arayüz membranına (SEI) zarar verir. Eldiven bölmesi, 1 ppm'den düşük oksijen ve 0,1 ppm'den düşük nem içeriği sağlayarak pilin çevrim ömrünü 800 kattan 1200 kata çıkarır ve kapasite bozulma oranını yıllık %8'den %2'ye düşürür.
Süreç Hassasiyeti: Üretim Tutarlılığını Artırma
Elektrot macunu hazırlama sürecinde eldiven kutusu, aktif maddelerin havayla reaksiyona girmesini önleyerek macunun homojenliğini sağlar ve elektrot kalınlığı sapmasını ±5 μm'den ±2 μm'ye düşürür. Pil montaj aşamasında ise eldiven kutusu, laminasyon makineleri ve enjeksiyon makineleri gibi ekipmanların entegre çalışmasını destekleyerek GWh başına işçilik maliyetini 15 milyon yuandan 8 milyon yuana düşürürken, ürün verim oranını %88'den %94'e çıkarır.
Güvenlik Kontrolü: Proses Risklerini Azaltma
Titanyum alaşımlı lazer kaynağı, kaynak oksidasyonunu ve kırılganlığını önlemek için oksijen izolasyonu gerektirir. Eldiven kutusuna kaynaklanmış pil yuvasının çekme dayanımı 600 MPa'dan 800 MPa'ya çıkarılmış ve yapısal dayanıklılığı %30 artmıştır. Kalp stentlerinin steril ambalajında eldiven kutusu, HEPA filtreleme sistemiyle (partikül filtreleme verimliliği %99,97) birlikte kullanıldığında mikrobiyal kontaminasyon oranını %0,3'ten %0,01'e düşürerek ameliyat sonrası enfeksiyon riskini önemli ölçüde azaltmıştır.
3、Eldiven Kutusu Nasıl Seçilir
Çevresel gereksinimlerin karşılanması
Gaz atmosferi: Lityum-iyon pil üretiminde oksijen içeriği 1 ppm’den az, nem içeriği ise 0,1 ppm’den az olmalıdır; katı hal pil araştırmaları için argon ve karbondioksit karışımı gerekebilir.
Sıcaklık ve nem kontrolü: Elektrot malzemelerinin yüksek sıcaklıkta işlenmesi 300°C'lik bir ortam gerektirir. Eldiven kutusu, elektrikli bir ısıtma modülü ve hızlı soğutma sistemi ile donatılmalıdır.
Operasyonel uyumluluk
Kutu boyutu: Küçük (50×80×50 cm) numune analizi için uygundur; orta (80×120×100 cm) elektrot hazırlama ve montajını destekler; büyük (120×180×150 cm) otomatik üretim hattı elde etmek için bir dolum makinesi ve bir laminasyon makinesini entegre edebilir.
Eldiven malzemesi: Nitril eldivenler kimyasal korozyona dayanıklıdır ve elektrolit işlemleri için uygundur; lateks eldivenler yüksek esnekliğe sahiptir ve elektrot kesme gibi hassas işlemler için uygundur.
Performans parametresi doğrulaması
Arıtma kapasitesi: Sirkülasyon fanı debisi ≥ 10 m³/sa olmalı ve hedef ortama 2 saat içinde ulaşmalıdır. Belirli bir markanın ekipmanı ile ölçümler yapılmış ve 875 mm × 480 mm × 500 mm boyutlarındaki kutunun ortam değerinden hedef ortama yalnızca 1,5 saatte arıtılabildiği görülmüştür.
Sızdırmazlık performansı: Sızdırmazlık oranı < %0,05 hacim/saat olmalı ve basınç azaltma testi 24 saat içinde ≤ %0,03'lük bir azalma göstermelidir. O-ring vakum tasarımına sahip ekipmanların sızdırmazlık ömrü 10 yıla veya daha fazlasına kadar çıkabilir.
