Διαχείριση ποιότητας υλικών θετικών ηλεκτροδίων για μπαταρίες λιθίου

Διαχείριση ποιότητας υλικών θετικών ηλεκτροδίων για μπαταρίες λιθίου

Η απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου σχετίζεται στενά με την ποιότητα των υλικών θετικών ηλεκτροδίων.

Αυτό το άρθρο εισάγει διάφορες μορφές αστοχίας υλικών θετικών ηλεκτροδίων που έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου, όπως η ανάμειξη με μεταλλικά ξένα αντικείμενα, η υπερβολική υγρασία και η κακή συνοχή της παρτίδας. Αποσαφηνίζει τη σοβαρή βλάβη που προκαλούν αυτές οι μορφές αστοχίας στην απόδοση των μπαταριών και εξηγεί πώς να αποφύγετε αυτές τις βλάβες από την άποψη της διαχείρισης ποιότητας, παρέχοντας ισχυρές εγγυήσεις για περαιτέρω πρόληψη προβλημάτων ποιότητας και βελτίωση της ποιότητας των μπαταριών ιόντων λιθίου.

Όπως όλοι γνωρίζουμε, το υλικό καθόδου είναι ένα από τα βασικά υλικά πυρήνα των μπαταριών ιόντων λιθίου και η απόδοσή του επηρεάζει άμεσα τους δείκτες απόδοσης των μπαταριών ιόντων λιθίου. Επί του παρόντος, τα υλικά καθόδου των μπαταριών ιόντων λιθίου που διατίθενται στο εμπόριο περιλαμβάνουν κοβαλικό λίθιο, μαγγανικό λίθιο, φωσφορικό σίδηρο λιθίου, τριμερή υλικά και άλλα προϊόντα.

Σε σύγκριση με άλλες πρώτες ύλες για μπαταρίες ιόντων λιθίου, η ποικιλία των υλικών θετικών ηλεκτροδίων είναι πιο διαφορετική, η διαδικασία παραγωγής είναι επίσης πιο περίπλοκη και ο κίνδυνος αποτυχίας ποιότητας είναι μεγαλύτερος, απαιτώντας έτσι υψηλότερες απαιτήσεις διαχείρισης ποιότητας. Αυτό το άρθρο εξετάζει τις συνήθεις μορφές αστοχίας και τα αντίστοιχα προληπτικά μέτρα υλικών θετικών ηλεκτροδίων για μπαταρίες ιόντων λιθίου από την οπτική γωνία των χρηστών υλικού.

1. Μεταλλικά ξένα αντικείμενα αναμεμιγμένα στο υλικό του θετικού ηλεκτροδίου

Όταν υπάρχει σίδηρος (Fe), χαλκός (Cu), χρώμιο (Cr), νικέλιο (Ni), ψευδάργυρος (Zn), ασήμι (Ag) και άλλες ακαθαρσίες μετάλλων στο υλικό της καθόδου, όταν η τάση στο στάδιο σχηματισμού του Η μπαταρία φτάνει στο δυναμικό οξείδωσης και αναγωγής αυτών των μεταλλικών στοιχείων, αυτά τα μέταλλα θα οξειδωθούν πρώτα στον θετικό πόλο και στη συνέχεια θα μειωθούν στον αρνητικό πόλο. Όταν τα μεταλλικά στοιχεία στον αρνητικό πόλο συσσωρεύονται σε κάποιο βαθμό, οι σκληρές άκρες και οι γωνίες του αποτιθέμενου μετάλλου θα τρυπήσουν το διάφραγμα, προκαλώντας αυτοεκφόρτιση της μπαταρίας.

Η αυτοεκφόρτιση μπορεί να έχει θανατηφόρο αντίκτυπο στις μπαταρίες ιόντων λιθίου, επομένως είναι ιδιαίτερα σημαντικό να αποτρέψετε την εισαγωγή μεταλλικών ξένων αντικειμένων από την πηγή.

Υπάρχουν πολλές διαδικασίες παραγωγής για υλικά θετικών ηλεκτροδίων και υπάρχει κίνδυνος εισαγωγής μεταλλικών ξένων αντικειμένων σε κάθε στάδιο της διαδικασίας κατασκευής. Αυτό θέτει υψηλότερες απαιτήσεις για το επίπεδο αυτοματισμού του εξοπλισμού και το επίπεδο διαχείρισης ποιότητας επιτόπου των προμηθευτών υλικών. Ωστόσο, οι προμηθευτές υλικών έχουν συχνά χαμηλότερα επίπεδα αυτοματισμού εξοπλισμού λόγω περιορισμών κόστους, με αποτέλεσμα περισσότερα σημεία διακοπής στις διαδικασίες παραγωγής και κατασκευής και αύξηση των ανεξέλεγκτων κινδύνων.

Επομένως, προκειμένου να διασφαλιστεί η σταθερή απόδοση της μπαταρίας και να αποφευχθεί η αυτοεκφόρτιση, οι κατασκευαστές μπαταριών πρέπει να προωθήσουν τους προμηθευτές υλικών για να αποτρέψουν την εισαγωγή μεταλλικών ξένων αντικειμένων από πέντε πτυχές: άνθρωπος, μηχανή, υλικό, μέθοδος και περιβάλλον.

Ξεκινώντας από τον έλεγχο προσωπικού, θα πρέπει να απαγορεύεται στους εργαζόμενους να μεταφέρουν μεταλλικά ξένα αντικείμενα στο εργαστήριο, να φορούν κοσμήματα και να φορούν ρούχα εργασίας, παπούτσια και γάντια κατά την είσοδό τους στο συνεργείο για να αποφύγουν την επαφή με μεταλλικά ξένα αντικείμενα πριν έρθουν σε επαφή με σκόνη. Να δημιουργηθεί ένας μηχανισμός επίβλεψης και επιθεώρησης, να καλλιεργηθεί η συνείδηση ​​της ποιότητας των εργαζομένων και να τους κάνει να συμμορφώνονται συνειδητά και να διατηρούν το περιβάλλον του εργαστηρίου.

Ο εξοπλισμός παραγωγής είναι ο κύριος σύνδεσμος για την εισαγωγή ξένων αντικειμένων, όπως η σκουριά και η εγγενής φθορά υλικού σε εξαρτήματα και εργαλεία του εξοπλισμού που έρχονται σε επαφή με υλικά. Εξαρτήματα και εργαλεία εξοπλισμού που δεν έρχονται σε άμεση επαφή με το υλικό και η σκόνη προσκολλάται και επιπλέει μέσα στο υλικό λόγω της ροής αέρα στο συνεργείο. Ανάλογα με τον βαθμό πρόσκρουσης, μπορούν να υιοθετηθούν διαφορετικές μέθοδοι επεξεργασίας, όπως η βαφή, η αντικατάσταση με επιστρώσεις από μη μεταλλικό υλικό (πλαστικό, κεραμικό) και η περιτύλιξη γυμνών μεταλλικών εξαρτημάτων. Οι διευθυντές θα πρέπει επίσης να θεσπίσουν αντίστοιχους κανόνες και κανονισμούς για να ορίσουν με σαφήνεια τον τρόπο διαχείρισης μεταλλικών ξένων αντικειμένων, να δημιουργήσουν μια λίστα ελέγχου και να απαιτήσουν από τους υπαλλήλους να διεξάγουν τακτικές επιθεωρήσεις για την πρόληψη πιθανών προβλημάτων.

Οι πρώτες ύλες είναι η άμεση πηγή μεταλλικών ξένων αντικειμένων στα υλικά θετικών ηλεκτροδίων. Οι αγορασμένες πρώτες ύλες θα πρέπει να έχουν κανονισμούς για την περιεκτικότητα σε μεταλλικά ξένα αντικείμενα. Μετά την είσοδο στο εργοστάσιο, θα πρέπει να γίνει αυστηρός έλεγχος για να διασφαλιστεί ότι το περιεχόμενό τους είναι εντός του καθορισμένου εύρους. Εάν η περιεκτικότητα των ακαθαρσιών μετάλλων στις πρώτες ύλες υπερβαίνει το πρότυπο, είναι δύσκολο να αφαιρεθούν σε επόμενες διεργασίες.

Προκειμένου να αφαιρεθούν μεταλλικά ξένα αντικείμενα, η ηλεκτρομαγνητική αφαίρεση σιδήρου έχει γίνει μια απαραίτητη διαδικασία στην παραγωγή υλικών θετικών ηλεκτροδίων. Οι ηλεκτρομαγνητικές μηχανές αφαίρεσης σιδήρου χρησιμοποιούνται ευρέως, αλλά αυτός ο εξοπλισμός δεν λειτουργεί σε μη μαγνητικές μεταλλικές ουσίες όπως ο χαλκός και ο ψευδάργυρος. Επομένως, το συνεργείο θα πρέπει να αποφεύγει τη χρήση εξαρτημάτων χαλκού και ψευδαργύρου. Εάν είναι απαραίτητο, συνιστάται επίσης να αποφεύγεται η άμεση επαφή με σκόνη ή η έκθεση στον αέρα. Επιπλέον, η θέση εγκατάστασης, ο αριθμός των εγκαταστάσεων και οι ρυθμίσεις παραμέτρων του ηλεκτρομαγνητικού μηχανήματος αφαίρεσης σιδήρου έχουν επίσης κάποιο αντίκτυπο στο αποτέλεσμα αφαίρεσης σιδήρου.

Προκειμένου να διασφαλιστεί το περιβάλλον του εργαστηρίου και να επιτευχθεί θετική πίεση στο συνεργείο, είναι επίσης απαραίτητο να τοποθετηθούν διπλές πόρτες και πόρτες ντους αέρα για να αποτραπεί η είσοδος εξωτερικής σκόνης στο εργαστήριο και ρυπογόνων υλικών. Ταυτόχρονα, ο εξοπλισμός του εργαστηρίου και οι μεταλλικές κατασκευές θα πρέπει να αποφεύγουν τη σκουριά και το έδαφος πρέπει επίσης να βάφεται και να απομαγνητίζεται τακτικά.

2. Η περιεκτικότητα σε υγρασία του υλικού θετικού ηλεκτροδίου υπερβαίνει το πρότυπο

Τα θετικά υλικά ηλεκτροδίων είναι ως επί το πλείστον σωματίδια μικρομέτρων ή νανοκλίμακας, τα οποία απορροφούν εύκολα την υγρασία από τον αέρα, ειδικά τριμερή υλικά με υψηλή περιεκτικότητα σε Ni. Κατά την προετοιμασία της πάστας θετικού ηλεκτροδίου, εάν το υλικό του θετικού ηλεκτροδίου έχει υψηλή περιεκτικότητα σε νερό, η διαλυτότητα του PVDF θα μειωθεί αφού το NMP απορροφήσει νερό κατά τη διαδικασία ανάμειξης του πολτού, γεγονός που θα προκαλέσει το ζελέ της πάστας να γίνει ζελέ, επηρεάζοντας την απόδοση επεξεργασίας. Μετά την κατασκευή μιας μπαταρίας, η χωρητικότητα, η εσωτερική αντίσταση, η κυκλοφορία και η μεγέθυνσή της θα επηρεαστούν, επομένως η περιεκτικότητα σε υγρασία του υλικού θετικού ηλεκτροδίου, όπως τα μεταλλικά ξένα αντικείμενα, θα πρέπει να είναι ένα βασικό έργο ελέγχου.

Όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο αυτοματισμού του εξοπλισμού της γραμμής παραγωγής, τόσο μικρότερος είναι ο χρόνος έκθεσης της σκόνης στον αέρα και τόσο λιγότερο νερό εισάγεται. Η προώθηση προμηθευτών υλικών για τη βελτίωση της αυτοματοποίησης του εξοπλισμού, όπως η επίτευξη πλήρους μεταφοράς αγωγών, η παρακολούθηση των σημείων δρόσου των αγωγών και η εγκατάσταση ρομποτικών βραχιόνων για την επίτευξη αυτόματης φόρτωσης και εκφόρτωσης, συμβάλλει σημαντικά στην πρόληψη της εισαγωγής υγρασίας. Ωστόσο, ορισμένοι προμηθευτές υλικών περιορίζονται από το εργοστασιακό σχεδιασμό ή τις πιέσεις κόστους και όταν η αυτοματοποίηση του εξοπλισμού δεν είναι υψηλή και υπάρχουν πολλά σημεία διακοπής στη διαδικασία κατασκευής, είναι απαραίτητο να ελέγχεται αυστηρά ο χρόνος έκθεσης της σκόνης. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε βαρέλια γεμάτα άζωτο για τη σκόνη κατά τη διαδικασία μεταφοράς.
Η θερμοκρασία και η υγρασία του εργαστηρίου παραγωγής είναι επίσης βασικός δείκτης ελέγχου και θεωρητικά, όσο χαμηλότερο είναι το σημείο δρόσου, τόσο πιο ευνοϊκό είναι. Οι περισσότεροι προμηθευτές υλικών εστιάζουν στον έλεγχο της υγρασίας μετά τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης. Πιστεύουν ότι μια θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης περίπου 1000 βαθμών Κελσίου μπορεί να αφαιρέσει το μεγαλύτερο μέρος της υγρασίας στη σκόνη. Εφόσον η εισαγωγή υγρασίας από τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης στο στάδιο της συσκευασίας ελέγχεται αυστηρά, μπορεί βασικά να διασφαλίσει ότι η περιεκτικότητα σε υγρασία του υλικού δεν υπερβαίνει το πρότυπο.

Φυσικά, αυτό δεν σημαίνει ότι δεν χρειάζεται έλεγχος υγρασίας πριν από τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης, γιατί εάν εισαχθεί πολύ υγρασία στην προηγούμενη διαδικασία, θα επηρεαστεί η απόδοση της πυροσυσσωμάτωσης και η μικροδομή του υλικού. Επιπλέον, πολύ σημαντική είναι και η μέθοδος συσκευασίας. Οι περισσότεροι προμηθευτές υλικών χρησιμοποιούν πλαστικές σακούλες από αλουμίνιο για συσκευασία υπό κενό, η οποία αυτή τη στιγμή φαίνεται να είναι η πιο οικονομική και αποτελεσματική μέθοδος.

Φυσικά, διαφορετικά σχέδια υλικών μπορεί επίσης να έχουν σημαντικές διαφορές στην απορρόφηση νερού, όπως διαφορές στα υλικά επίστρωσης και τη συγκεκριμένη επιφάνεια, που μπορεί να επηρεάσουν την απορρόφηση νερού τους. Αν και ορισμένοι προμηθευτές υλικών εμποδίζουν την εισαγωγή υγρασίας κατά τη διαδικασία κατασκευής, τα ίδια τα υλικά έχουν το χαρακτηριστικό ότι είναι εύκολο να απορροφούν νερό, καθιστώντας εξαιρετικά δύσκολο να στεγνώσει η υγρασία μετά την κατασκευή πλάκας ηλεκτροδίων, γεγονός που προκαλεί προβλήματα στους κατασκευαστές μπαταριών. Ως εκ τούτου, κατά την ανάπτυξη νέων υλικών, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το ζήτημα της απορρόφησης νερού και της ανάπτυξης υλικών με υψηλότερη καθολικότητα, κάτι που είναι πολύ ωφέλιμο τόσο για την προσφορά όσο και για τη ζήτηση.

3. Κακή συνοχή παρτίδας υλικών 3 θετικών ηλεκτροδίων

Για τους κατασκευαστές μπαταριών, όσο μικρότερη είναι η διαφορά και καλύτερη η συνοχή μεταξύ των παρτίδων θετικών υλικών ηλεκτροδίων, τόσο πιο σταθερή μπορεί να είναι η απόδοση της τελικής μπαταρίας. Όπως όλοι γνωρίζουμε, ένα από τα κύρια μειονεκτήματα του υλικού καθόδου φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι η κακή σταθερότητα της παρτίδας. Κατά τη διαδικασία πολτοποίησης, το ιξώδες και η περιεκτικότητα σε στερεά κάθε παρτίδας πολτού είναι ασταθή λόγω των μεγάλων διακυμάνσεων της παρτίδας, γεγονός που προκαλεί προβλήματα στους χρήστες και απαιτεί συνεχή προσαρμογή της διαδικασίας για να προσαρμοστεί.

Η βελτίωση του βαθμού αυτοματοποίησης του εξοπλισμού παραγωγής είναι το κύριο μέσο για τη βελτίωση της σταθερότητας των παρτίδων των υλικών φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Ωστόσο, επί του παρόντος, ο βαθμός αυτοματισμού εξοπλισμού των εγχώριων προμηθευτών υλικών φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι γενικά χαμηλός, το τεχνικό επίπεδο και η ικανότητα διαχείρισης ποιότητας δεν είναι υψηλά και τα παρεχόμενα υλικά έχουν προβλήματα αστάθειας παρτίδας διαφορετικού βαθμού. Από την πλευρά των χρηστών, εάν οι διαφορές παρτίδας δεν μπορούν να εξαλειφθούν, ελπίζουμε ότι όσο μεγαλύτερο είναι το βάρος μιας παρτίδας, τόσο το καλύτερο, υπό την προϋπόθεση ότι τα υλικά της ίδιας παρτίδας είναι ομοιόμορφα και σταθερά.

Έτσι, προκειμένου να ικανοποιηθεί αυτή η απαίτηση, οι προμηθευτές υλικών σιδήρου λιθίου προσθέτουν συχνά μια διαδικασία ανάμειξης μετά την κατασκευή του τελικού προϊόντος, η οποία είναι η ομοιόμορφη ανάμειξη πολλών παρτίδων υλικών. Όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος του βραστήρα ανάμειξης, τόσο περισσότερα υλικά περιέχει και τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα της ανάμεικτης παρτίδας.

Το μέγεθος των σωματιδίων, η ειδική επιφάνεια, η υγρασία, η τιμή του pH και άλλοι δείκτες των υλικών σιδήρου λιθίου μπορούν να επηρεάσουν το ιξώδες του παραγόμενου πολτού. Ωστόσο, αυτοί οι δείκτες συχνά ελέγχονται αυστηρά εντός ενός συγκεκριμένου εύρους και μπορεί να εξακολουθούν να υπάρχουν σημαντικές διαφορές στο ιξώδες μεταξύ των παρτίδων του πολτού. Προκειμένου να αποφευχθούν ανωμαλίες κατά τη χρήση παρτίδας, είναι συχνά απαραίτητο να προσομοιωθεί ο τύπος παραγωγής και να προετοιμαστούν ορισμένες δοκιμές ιξώδους πολτού εκ των προτέρων πριν από τη θέση τους σε χρήση και μόνο αφού πληρούνται οι απαιτήσεις μπορούν να τεθούν σε χρήση. δοκιμές πριν από κάθε παραγωγή, θα μειώσει σημαντικά την αποδοτικότητα της παραγωγής, επομένως θα προωθήσουν αυτήν την εργασία στον προμηθευτή υλικού και θα απαιτήσουν από τον προμηθευτή υλικού να ολοκληρώσει τη δοκιμή και να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις πριν από την αποστολή.

Φυσικά, με την πρόοδο της τεχνολογίας και τη βελτίωση των δυνατοτήτων επεξεργασίας των προμηθευτών υλικών, η διασπορά των φυσικών ιδιοτήτων γίνεται όλο και μικρότερη και το βήμα δοκιμής ιξώδους πριν από την αποστολή μπορεί να παραλειφθεί. Εκτός από τα μέτρα που αναφέρονται παραπάνω για τη βελτίωση της συνέπειας, θα πρέπει επίσης να χρησιμοποιούμε εργαλεία ποιότητας για να ελαχιστοποιήσουμε την αστάθεια παρτίδας και να αποτρέψουμε την εμφάνιση προβλημάτων ποιότητας. Ξεκινώντας κυρίως από τις ακόλουθες πτυχές.

(1) Καθιερώστε διαδικασίες λειτουργίας.

Η εγγενής ποιότητα ενός προϊόντος είναι τόσο σχεδιασμένη όσο και κατασκευασμένη. Επομένως, ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούν οι φορείς εκμετάλλευσης είναι ιδιαίτερα σημαντικός για τον έλεγχο της ποιότητας των προϊόντων και θα πρέπει να θεσπιστούν λεπτομερή και συγκεκριμένα πρότυπα λειτουργίας.

(2) Προσδιορισμός CTQ.

Προσδιορίστε βασικούς δείκτες και διαδικασίες που επηρεάζουν την ποιότητα του προϊόντος, παρακολουθήστε αυτούς τους βασικούς δείκτες ελέγχου και αναπτύξτε τα αντίστοιχα μέτρα αντιμετώπισης έκτακτης ανάγκης. Η σιδηροδρομική γραμμή ορθοφωσφορικού οξέος είναι το κύριο ρεύμα της τρέχουσας παρασκευής φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Οι διεργασίες της περιλαμβάνουν την ομαδοποίηση, τη σφαιρική άλεση, τη σύντηξη, τη σύνθλιψη, τη συσκευασία κ.λπ. Η διαδικασία άλεσης με μπίλιες θα πρέπει να αντιμετωπίζεται ως βασική διαδικασία, γιατί εάν η συνοχή του μεγέθους του πρωτεύοντος σωματιδίου μετά την άλεση με μπίλια δεν ελέγχεται καλά, η συνοχή του σωματιδίου Το μέγεθος του τελικού προϊόντος θα επηρεαστεί, το οποίο θα επηρεάσει τη συνοχή των υλικών κατά παρτίδες.

(3) Η χρήση ΠΧΠ.

Πραγματοποιήστε παρακολούθηση SPC σε πραγματικό χρόνο βασικών χαρακτηριστικών παραμέτρων των βασικών διαδικασιών, αναλύστε μη φυσιολογικά σημεία, εντοπίστε τα αίτια της αστάθειας, λάβετε αποτελεσματικά διορθωτικά και προληπτικά μέτρα και αποφύγετε τη ροή ελαττωματικών προϊόντων στον πελάτη.

4. Άλλες δυσμενείς καταστάσεις

Κατά την κατασκευή πολτού, το υλικό του θετικού ηλεκτροδίου αναμιγνύεται ομοιόμορφα με διαλύτες, κόλλες και αγώγιμους παράγοντες σε μια ορισμένη αναλογία στη δεξαμενή πολτού και στη συνέχεια εκκενώνεται μέσω του αγωγού. Μια οθόνη φίλτρου εγκαθίσταται στην έξοδο για να παρεμποδίζει μεγάλα σωματίδια και ξένα αντικείμενα στο υλικό του θετικού ηλεκτροδίου και να διασφαλίζει την ποιότητα της επίστρωσης. Εάν το υλικό του θετικού ηλεκτροδίου περιέχει μεγάλα σωματίδια, θα προκληθεί απόφραξη της οθόνης του φίλτρου. Εάν η σύνθεση των μεγάλων σωματιδίων εξακολουθεί να είναι το ίδιο το υλικό του θετικού ηλεκτροδίου, θα επηρεάσει μόνο την αποδοτικότητα της παραγωγής και δεν θα επηρεάσει την απόδοση της μπαταρίας και τέτοιες απώλειες μπορούν να μειωθούν. Αλλά εάν η σύνθεση αυτών των μεγάλων σωματιδίων είναι αβέβαιη και πρόκειται για άλλα μεταλλικά ξένα αντικείμενα, ο ήδη παρασκευασμένος πολτός θα απορριφθεί εντελώς, με αποτέλεσμα τεράστιες απώλειες.

Η εμφάνιση αυτής της ανωμαλίας θα πρέπει να οφείλεται σε προβλήματα εσωτερικής διαχείρισης ποιότητας στον προμηθευτή υλικού. Τα περισσότερα υλικά θετικών ηλεκτροδίων παράγονται μέσω διαδικασιών διαλογής και εάν η οθόνη έχει καταστραφεί, επιθεωρηθεί και αντικατασταθεί έγκαιρα. Εάν η οθόνη είναι κατεστραμμένη, δεν υπάρχουν μέτρα κατά της διαρροής και αν εντοπιστούν μεγάλα σωματίδια κατά τον εργοστασιακό έλεγχο πρέπει να βελτιωθεί.