Litiozko baterietarako elektrodo positiboen materialen kalitatearen kudeaketa

Litiozko baterietarako elektrodo positiboen materialen kalitatearen kudeaketa

Litio-ioizko baterien errendimendua elektrodo positiboen materialen kalitatearekin oso lotuta dago.

Artikulu honek elektrodo positiboko materialen hainbat hutsegite forma aurkezten ditu, litio-ioizko baterien errendimenduan eragin handia dutenak, hala nola metal arrotz objektuekin nahastea, gehiegizko hezetasuna eta loteen koherentzia eskasa. Huts-forma hauek bateriaren errendimenduari eragiten dioten kalte larria argitzen du, eta akats horiek nola saihestu azaltzen du kalitatearen kudeaketaren ikuspegitik, kalitate-arazoak gehiago saihesteko eta litio-ioizko baterien kalitatea hobetzeko berme sendoak eskainiz.

Denok dakigunez, katodoaren materiala litio-ioizko baterien oinarrizko materialetako bat da, eta bere errendimenduak zuzenean eragiten die litio-ioizko baterien errendimendu-adierazleei. Gaur egun, litio ioietako baterien katodoen materialak merkaturatzen dira litio kobalatoa, litio manganatoa, litio burdin fosfatoa, material ternarioa eta beste produktu batzuk.

Litio-ioizko baterien beste lehengai batzuekin alderatuta, elektrodo positiboen materialen barietatea anitzagoa da, ekoizpen-prozesua ere konplexuagoa da eta kalitatearen hutsegite arriskua handiagoa da, beraz, kalitatearen kudeaketa-eskakizun handiagoak eskatzen ditu. Artikulu honek litio-ioizko baterien elektrodo positiboen materialen hutsegite-forma arruntak eta dagozkien prebentzio-neurriak aztertzen ditu, materialen erabiltzaileen ikuspegitik.

1. Metalezko objektu arrotzak elektrodo positiboaren materialan nahastuta

Burdina (Fe), kobrea (Cu), kromoa (Cr), nikela (Ni), zinka (Zn), zilarra (Ag) eta beste metal ezpurutasun batzuk daudenean katodoaren materialan, tentsioa eratzeko fasean dagoenean. bateriak elementu metaliko horien oxidazio- eta murrizketa-potentzialera iristen da, metal hauek lehenik polo positiboan oxidatuko dira eta gero polo negatibora murriztuko dira. Polo negatiboan dauden metalezko elementuak neurri batean pilatzen direnean, metatutako metalaren ertz eta ertz gogorrek diafragma zulatuko dute, bateriaren autodeskarga eraginez.

Norberaren deskargak eragin larria izan dezake litio-ioizko baterietan, beraz, bereziki garrantzitsua da iturritik metal arrotz objektuak sartzea saihestea.

Elektrodo positiboko materialen ekoizpen-prozesu asko daude, eta fabrikazio-prozesuko urrats guztietan metal arrotzak sartzeko arriskua dago. Horrek eskakizun handiagoak ezartzen ditu ekipoen automatizazio mailarako eta material hornitzaileen tokiko kalitatearen kudeaketa mailarako. Hala ere, material hornitzaileek maiz ekipamenduen automatizazio maila baxuagoa izaten dute kostuen murrizketen ondorioz, eta ondorioz, eten-puntu gehiago sortzen dira produkzio- eta fabrikazio-prozesuetan, eta arrisku kontrolaezinak areagotzen dira.

Hori dela eta, bateriaren errendimendu egonkorra bermatzeko eta norberaren deskarga saihesteko, bateriaren fabrikatzaileek material hornitzaileak sustatu behar dituzte metal arrotz objektuak bost alderditatik sartzea saihesteko: gizakia, makina, materiala, metodoa eta ingurumena.

Langileen kontroletik hasita, langileei debekatu egin behar zaie tailerrera sartzean metalezko objektu arrotzekin eramatea, bitxiak janztea eta laneko arropa, oinetakoak eta eskularruak erabiltzea, hautsarekin kontaktuan jarri aurretik metalezko objektu arrotzekin kontaktua saihesteko. Gainbegiratze eta ikuskapen mekanismo bat ezartzea, langileen kalitatearen kontzientzia lantzea eta tailerreko ingurunea kontzienteki betetzea eta mantentzea.

Ekoizpen-ekipoak objektu arrotzak sartzeko lotura nagusia da, hala nola, materialekin kontaktuan jartzen diren ekipoen osagaietan eta tresnetan herdoila eta berezko materialaren higadura; Materialarekin zuzeneko kontaktuan jartzen ez diren ekipo-osagaiak eta tresnak, eta tailerreko aire-fluxuaren ondorioz hautsa atxikitzen eta flotatzen da materiala. Inpaktu-mailaren arabera, tratamendu-metodo desberdinak har daitezke, hala nola, margotzea, metalezkoa ez den estaldurak (plastikoa, zeramika) ordezkatzea eta metalezko osagaiak biltzea. Zuzendariek dagozkien arauak eta arauak ere ezarri behar dituzte metalezko objektu arrotzak nola kudeatu argi eta garbi zehazteko, kontrol-zerrenda bat ezarri eta langileei aldizka ikuskapenak egin ditzatela eskatzeko, balizko arazoak saihesteko.

Lehengaiak elektrodo positiboko materialen metalezko objektu arrotzen iturri zuzena dira. Erositako lehengaiek metal arrotz objektuen edukiari buruzko araudia izan behar dute. Fabrikan sartu ondoren, ikuskapen zorrotza egin behar da haien edukia zehaztutako tartean dagoela ziurtatzeko. Lehengaietan ezpurutasun metalikoen edukiak estandarra gainditzen badu, zaila da hurrengo prozesuetan kentzea.

Metalezko objektu arrotzak kentzeko, burdina elektromagnetikoa kentzea beharrezko prozesu bat bihurtu da elektrodo positiboen materialak ekoizteko. Burdina kentzeko makina elektromagnetikoak oso erabiliak dira, baina ekipamendu honek ez du funtzionatzen metal ez-magnetikoko substantzia metalikoetan, hala nola kobrea eta zinka. Hori dela eta, tailerrak kobre eta zink osagaiak erabiltzea saihestu behar du. Beharrezkoa izanez gero, hautsarekin zuzeneko kontaktua edo airearekiko esposizioa saihestea ere gomendatzen da. Horrez gain, instalazio-posizioak, instalazio-kopuruak eta burdina kentzeko elektromagnetikoko parametro-ezarpenak ere eragina dute burdina kentzeko efektuan.

Tailerreko ingurunea bermatzeko eta tailerrean presio positiboa lortzeko, ate bikoitzak eta aire-dutxako ateak ezartzea beharrezkoa da kanpoko hautsa tailerrean sartzea eta material kutsatzaileak saihesteko. Aldi berean, tailerreko ekipamenduek eta altzairuzko egiturek herdoila saihestu behar dute, eta lurra margotu eta aldizka desmagnetizatu behar da.

2. Elektrodo positiboaren materialaren hezetasun edukiak estandarra gainditzen du

Elektrodo positiboko materialak, gehienbat, mikra edo nanoeskalako partikulak dira, airetik hezetasuna xurgatzen duten errazak, batez ere Ni eduki handia duten material ternarioak. Elektrodo positiboaren pasta prestatzean, elektrodo positiboaren materialak ur eduki handia badu, PVDF-ren disolbagarritasuna murriztuko da NMP-k minda nahasteko prozesuan ura xurgatzen duenean, eta horrek pasta gela gelatina bihurtuko du, prozesatzeko errendimenduari eragingo diona. Bateria bat egin ondoren, bere ahalmena, barne-erresistentzia, zirkulazioa eta handitzea eragingo du, beraz, elektrodo positiboko materialaren hezetasun edukia, metal arrotzak bezala, kontrol-proiektu garrantzitsu bat izan behar du.

Ekoizpen lerroko ekipoen automatizazio maila zenbat eta handiagoa izan, orduan eta laburragoa izango da hautsaren esposizio-denbora airean, eta ur gutxiago sartzen da. Material hornitzaileak ekipamenduen automatizazioa hobetzeko, hala nola hodien garraio osoa lortzea, kanalizazio-ihintz-puntuak kontrolatzea eta karga eta deskarga automatikoak lortzeko beso robotikoak instalatzea, asko laguntzen du hezetasuna sartzea ekiditen. Hala ere, material hornitzaile batzuk fabrikaren diseinuak edo kostuen presioak mugatuta daude, eta ekipoen automatizazioa handia ez denean eta fabrikazio-prozesuan eten puntu asko daudenean, beharrezkoa da hautsaren esposizio-denbora zorrotz kontrolatzea. Hobe da nitrogeno betetako upelak hautsetarako erabiltzea transferitzeko prozesuan.
Produkzio tailerreko tenperatura eta hezetasuna ere kontrol-adierazle funtsezkoa da, eta teorikoki, zenbat eta ihintz-puntu txikiagoa izan, orduan eta mesedegarriagoa da. Material hornitzaile gehienek sinterizazio prozesuaren ondoren hezetasuna kontrolatzen dute. Uste dute 1000 gradu Celsius inguruko sinterizazio tenperatura batek hautsaren hezetasun gehiena ken dezakeela. Sinterizazio prozesutik ontziratze fasera hezetasuna zorrozki kontrolatzen den bitartean, funtsean, materialaren hezetasun edukiak estandarra gainditzen ez duela ziurta dezake.

Noski, horrek ez du esan nahi sinterizazio-prozesuaren aurretik hezetasuna kontrolatu beharrik ez dagoenik, izan ere, aurreko prozesuan hezetasun gehiegi sartzen bada, sinterizazio-eraginkortasuna eta materialaren mikroegiturak eragina izango du. Gainera, ontziratzeko metodoa ere oso garrantzitsua da. Material hornitzaile gehienek aluminiozko plastikozko poltsak erabiltzen dituzte hutsean ontziratzeko, gaur egun metodo ekonomiko eta eraginkorrena dela dirudi.

Jakina, materialen diseinu ezberdinek uraren xurgapenean ere desberdintasun handiak izan ditzakete, hala nola estaldura materialen eta azalera espezifikoen desberdintasunak, eta horrek uraren xurgapenari eragin diezaioke. Material hornitzaile batzuek fabrikazio-prozesuan hezetasuna sartzea ekiditen duten arren, materialek ura xurgatzeko erraza izatearen ezaugarria dute, elektrodo-plaketan egin ondoren hezetasuna lehortzea oso zaila da eta horrek arazoak sortzen ditu bateria-fabrikatzaileentzat. Hori dela eta, material berriak garatzerakoan, kontuan hartu behar dira ura xurgatzearen gaia eta unibertsaltasun handiagoko materialen garapena, eta hori oso onuragarria da bai eskaintzarako bai eskaerarako.

3. 3 elektrodo positiboko materialen lotearen koherentzia eskasa

Baterien fabrikatzaileentzat, zenbat eta aldea txikiagoa izan eta elektrodo positiboen materialen loteen arteko koherentzia hobea izan, orduan eta egonkorragoa izan daiteke amaitutako bateriaren errendimendua. Denok dakigunez, litio burdin fosfato katodoaren materialaren desabantaila nagusietako bat lotearen egonkortasun eskasa da. Pulping prozesuan, minda sorta bakoitzaren biskositatea eta eduki solidoa ezegonkorrak dira loteen gorabehera handien ondorioz, eta horrek arazoak ekartzen dizkie erabiltzaileei eta etengabeko egokitzapena eskatzen du egokitzeko.

Produkzio-ekipoen automatizazio-maila hobetzea da Litio-burdin fosfatoko materialen loteen egonkortasuna hobetzeko bitarteko nagusia. Hala ere, gaur egun, etxeko litio-burdina fosfatoko material hornitzaileen ekipamenduen automatizazio-maila baxua da orokorrean, maila teknikoa eta kalitatea kudeatzeko gaitasuna ez dira altuak, eta emandako materialek maila desberdinetako loteen ezegonkortasun arazoak dituzte. Erabiltzaileen ikuspuntutik, loteen arteko desberdintasunak ezin badira ezabatu, espero dugu lote baten pisua zenbat eta handiagoa izan, orduan eta hobe, baldin eta lote bereko materialak uniformeak eta egonkorrak badira.

Beraz, baldintza hori betetzeko, burdinazko litiozko material hornitzaileek sarritan nahasketa prozesu bat gehitzen dute amaitutako produktua egin ondoren, hau da, hainbat material sorta uniformeki nahastea. Zenbat eta bolumen handiagoa izan nahaste-ontziaren bolumena, orduan eta material gehiago ditu eta orduan eta handiagoa izango da nahasketa-ontziaren kantitatea.

Partikulen tamainak, azalera espezifikoak, hezetasunak, pH balioa eta burdinazko litio materialen beste adierazle batzuek sortutako mindaren biskositatean eragina izan dezakete. Hala ere, adierazle hauek zorrozki kontrolatzen dira tarte jakin baten barruan, eta oraindik likatasun-desberdintasun handiak egon daitezke minda loteen artean. Loteen erabileran anomaliak saihesteko, sarritan beharrezkoa da ekoizpen-formula simulatzea eta minda-likatasun-proba batzuk aldez aurretik prestatzea erabili aurretik, eta baldintzak bete ondoren bakarrik erabil daitezke, baina bateriaren fabrikatzaileek egiten badute. ekoizpen bakoitzaren aurretik probak egiteak, ekoizpenaren eraginkortasuna asko murriztuko du, beraz, lan hori material hornitzaileari bidaliko diote eta material hornitzaileari probak burutzeko eta eskakizunak betetzeko eskatuko diote bidali aurretik.

Jakina, teknologiaren aurrerapenarekin eta material hornitzaileen prozesu-gaitasunen hobekuntzarekin, propietate fisikoen sakabanaketa gero eta txikiagoa da, eta bidalketa baino lehen biskositatea probatzeko urratsa ezabatu daiteke. Koherentzia hobetzeko aipatutako neurriez gain, kalitate-tresnak ere erabili beharko genituzke loteen ezegonkortasuna minimizatzeko eta kalitate-arazoak gerta ez daitezen. Batez ere, hurrengo alderdietatik abiatuta.

(1) Funtzionamendu-prozedurak ezartzea.

Produktu baten berezko kalitatea diseinatu eta fabrikatzen da. Horregatik, operadoreek nola funtzionatzen duten bereziki garrantzitsua da produktuaren kalitatea kontrolatzeko, eta funtzionamendu-arau zehatzak eta zehatzak ezarri behar dira.

(2) CTQren identifikazioa.

Produktuaren kalitatean eragina duten funtsezko adierazleak eta prozesuak identifikatzea, kontrol-adierazle gako horien jarraipena egitea eta dagozkion larrialdietarako erantzun-neurriak garatzea. Azido ortofosforikoaren trenbidea litio burdin fosfatoaren egungo prestaketaren korronte nagusia da. Bere prozesuen artean daude loteak, bola fresatzea, sinterizazioa, birrintzea, ontziratzea, eta abar. Bola fresatzeko prozesua funtsezko prozesu gisa kudeatu behar da, zeren eta bola fresatzeko lehen partikulen tamainaren koherentzia ez bada ondo kontrolatzen, partikulen koherentzia. Amaitutako produktuaren tamaina eragingo du, eta horrek materialen lotearen koherentziari eragingo dio.

(3) SPCren erabilera.

Egin SPC denbora errealean gako prozesuen funtsezko parametroen monitorizazioa, puntu anormalak aztertu, ezegonkortasunaren kausak identifikatu, neurri zuzentzaile eta prebentzio eraginkorrak hartu eta bezeroari produktu akastunak isurtzea saihestea.

4. Beste kontrako egoera batzuk

Minda egitean, elektrodo positiboaren materiala disolbatzaile, itsasgarri eta agente eroaleekin proportzio jakin batean nahasten da minda deposituan, eta gero hodietatik isurtzen da. Iragazki pantaila bat instalatzen da irteeran elektrodo positiboan dauden partikula handiak eta objektu arrotzak atzemateko eta estalduraren kalitatea bermatzeko. Elektrodo positiboko materialak partikula handiak baditu, iragazkia pantaila blokeatzea eragingo du. Partikula handien konposizioa elektrodoaren material positiboa bada oraindik, produkzio-eraginkortasuna bakarrik eragingo du eta ez du bateriaren errendimenduan eragingo, eta galerak murriztu daitezke. Baina partikula handi horien konposizioa ez bada ziurra eta metalezko beste objektu arrotz batzuk badira, dagoeneko eginiko minda guztiz hondatuko da, galera handiak eraginez.

Anormaltasun hori gertatzea material hornitzailearen barne-kalitatea kudeatzeko arazoengatik izan behar da. Elektrodoen material positibo gehienak bahetze prozesuen bidez sortzen dira, eta pantaila kaltetuta dagoen, ikuskatu eta ordezkatu behar den garaiz. Pantaila hondatuta badago, ez dago ihesen aurkako neurririk, eta fabrikako ikuskapenean partikula handiak detektatzen diren ala ez oraindik hobetu behar da.