Lityum piller için pozitif elektrot malzemelerinin kalite yönetimi

Lityum piller için pozitif elektrot malzemelerinin kalite yönetimi

Lityum iyon pillerin performansı, pozitif elektrot malzemelerinin kalitesiyle yakından ilgilidir.

Bu makale, metal yabancı nesnelerle karıştırma, aşırı nem ve zayıf parti tutarlılığı gibi lityum iyon pillerin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olan pozitif elektrot malzemelerinin çeşitli arıza biçimlerini tanıtmaktadır. Bu arıza biçimlerinin pil performansına neden olduğu ciddi zararları açıklığa kavuşturmakta ve bu arızaların kalite yönetimi perspektifinden nasıl önlenebileceğini açıklayarak, kalite sorunlarının daha da önlenmesi ve lityum iyon pillerin kalitesinin iyileştirilmesi için güçlü garantiler sağlamaktadır.

Hepimizin bildiği gibi katot malzemesi, lityum iyon pillerin temel çekirdek malzemelerinden biridir ve performansı, lityum iyon pillerin performans göstergelerini doğrudan etkiler. Şu anda, lityum iyon pillerin pazarlanan katot malzemeleri arasında lityum kobalat, lityum manganat, Lityum demir fosfat, üçlü malzemeler ve diğer ürünler bulunmaktadır.

Lityum iyon piller için diğer hammaddelerle karşılaştırıldığında, pozitif elektrot malzemelerinin çeşitliliği daha çeşitlidir, üretim süreci de daha karmaşıktır ve kalite hatası riski daha yüksektir, dolayısıyla daha yüksek kalite yönetimi gereksinimleri gerektirir. Bu makale, malzeme kullanıcılarının bakış açısından lityum iyon piller için pozitif elektrot malzemelerinin yaygın arıza biçimlerini ve bunlara karşılık gelen önleyici tedbirleri tartışmaktadır.

1. Pozitif elektrot malzemesine karışmış metal yabancı nesneler

Katot malzemesinde demir (Fe), bakır (Cu), krom (Cr), nikel (Ni), çinko (Zn), gümüş (Ag) ve diğer metal yabancı maddeleri bulunduğunda, katodun oluşum aşamasında voltaj olduğunda Pil bu metal elementlerin oksidasyon ve redüksiyon potansiyeline ulaştığında, bu metaller önce pozitif kutupta oksitlenecek, daha sonra negatif kutba indirgenecektir. Negatif kutuptaki metal elemanlar belli bir seviyeye kadar biriktiğinde, biriken metalin sert kenarları ve köşeleri diyaframı delerek pilin kendiliğinden boşalmasına neden olur.

Kendi kendine deşarj, lityum iyon piller üzerinde ölümcül bir etkiye sahip olabilir; bu nedenle, kaynaktan metal yabancı nesnelerin girmesini önlemek özellikle önemlidir.

Pozitif elektrot malzemeleri için birçok üretim süreci vardır ve üretim sürecinin her adımında yabancı metal nesnelerin girme riski vardır. Bu, malzeme tedarikçilerinin ekipman otomasyon seviyesi ve saha kalite yönetimi seviyesi için daha yüksek gereksinimleri ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, malzeme tedarikçileri genellikle maliyet kısıtlamaları nedeniyle daha düşük düzeyde ekipman otomasyonuna sahiptir, bu da üretim ve imalat süreçlerinde daha fazla kırılma noktasına ve kontrol edilemeyen risklerin artmasına neden olur.

Bu nedenle, istikrarlı pil performansı sağlamak ve kendi kendine deşarjı önlemek için pil üreticileri, malzeme tedarikçilerini beş açıdan metal yabancı nesnelerin girişini engellemeye teşvik etmelidir: insan, makine, malzeme, yöntem ve çevre.

Tozla temas etmeden önce metal yabancı cisimlerle temastan kaçınmak için çalışanların atölyeye metal yabancı madde taşıması, takı takması, atölyeye girerken iş elbisesi, ayakkabı, eldiven giymesi, personel kontrolünden başlayarak yasaklanmalıdır. Denetim ve denetim mekanizmasını oluşturmak, çalışanların kalite bilincini geliştirmek, atölye ortamına bilinçli uyum sağlamalarını ve sürdürmelerini sağlamak.

Üretim ekipmanı, malzemelerle temas eden ekipman bileşenleri ve aletler üzerindeki pas ve doğal malzeme aşınması gibi yabancı nesnelerin girişinin ana bağlantısıdır; Malzemeyle doğrudan temas etmeyen ekipman bileşenleri ve aletler, atölyedeki hava akışı nedeniyle toz yapışır ve malzemeye doğru yüzer. Etkinin derecesine göre boyama, metalik olmayan malzeme kaplamalarıyla (plastik, seramik) değiştirme ve çıplak metal bileşenleri sarma gibi farklı işleme yöntemleri benimsenebilir. Yöneticiler ayrıca metal yabancı cisimlerin nasıl yönetileceğini açıkça tanımlamak, bir kontrol listesi oluşturmak ve olası sorunları önlemek için çalışanların düzenli denetimler yapmasını zorunlu kılmak için ilgili kural ve düzenlemeleri belirlemelidir.

Hammaddeler, pozitif elektrot malzemelerindeki metal yabancı nesnelerin doğrudan kaynağıdır. Satın alınan hammaddelerin metal yabancı madde içeriğine ilişkin düzenlemeleri olmalıdır. Fabrikaya girdikten sonra içeriklerinin belirlenen aralıkta olduğundan emin olmak için sıkı bir denetim yapılmalıdır. Hammaddelerdeki metal safsızlıklarının içeriği standardı aşarsa sonraki işlemlerde bunların giderilmesi zordur.

Pozitif elektrot malzemelerinin üretiminde metal yabancı cisimlerin uzaklaştırılması için elektromanyetik demirin uzaklaştırılması gerekli bir süreç haline gelmiştir. Elektromanyetik demir çıkarma makineleri yaygın olarak kullanılmaktadır ancak bu ekipman bakır, çinko gibi manyetik olmayan metal maddeler üzerinde çalışmamaktadır. Bu nedenle atölyede bakır ve çinko bileşenlerin kullanımından kaçınılmalıdır. Gerekirse tozla doğrudan temastan veya havaya maruz kalmaktan kaçınılması da önerilir. Ayrıca elektromanyetik ütü sökücünün kurulum konumu, kurulum sayısı ve parametre ayarlarının da ütü çıkarma etkisi üzerinde belirli bir etkisi vardır.

Atölye ortamını sağlamak ve atölyede pozitif basınç elde etmek için ayrıca dışarıdan gelen tozların atölyeye girmesini ve kirletici maddeleri kirletmesini önlemek için çift kapı ve hava duşu kapılarının kurulması da gereklidir. Aynı zamanda atölye ekipmanları ve çelik yapılar paslanmadan korunmalı, zemin de boyanmalı ve düzenli olarak manyetikliği giderilmelidir.

2. Pozitif elektrot malzemesinin nem içeriği standardı aşıyor

Pozitif elektrot malzemeleri çoğunlukla havadan nemi emmesi kolay olan mikron veya nano ölçekli parçacıklardan, özellikle de yüksek Ni içeriğine sahip üçlü malzemelerden oluşur. Pozitif elektrot macununu hazırlarken, pozitif elektrot malzemesi yüksek su içeriğine sahipse, NMP bulamaç karıştırma işlemi sırasında suyu emdikten sonra PVDF'nin çözünürlüğü azalacaktır, bu da macun jelinin jöle haline gelmesine neden olacak ve işlem performansını etkileyecektir. Pil yapıldıktan sonra kapasitesi, iç direnci, dolaşımı ve büyütmesi etkilenecektir, bu nedenle pozitif elektrot malzemesinin nem içeriği, metal yabancı nesneler gibi, önemli bir kontrol projesi olmalıdır.

Üretim hattı ekipmanlarının otomasyon seviyesi ne kadar yüksek olursa, tozun havadaki maruz kalma süresi o kadar kısa olur ve o kadar az su verilir. Tam boru hattı taşımacılığının sağlanması, boru hattı çiğlenme noktalarının izlenmesi ve otomatik yükleme ve boşaltmayı gerçekleştirmek için robotik kolların kurulması gibi malzeme tedarikçilerini ekipman otomasyonunu iyileştirmeye teşvik etmek, nemin girişini önlemeye büyük ölçüde katkıda bulunur. Bununla birlikte, bazı malzeme tedarikçileri fabrika tasarımı veya maliyet baskıları nedeniyle sınırlıdır ve ekipman otomasyonu yüksek olmadığında ve üretim sürecinde birçok kırılma noktası olduğunda, tozun maruz kalma süresinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Transfer işlemi sırasında toz için nitrojen dolu varillerin kullanılması en iyisidir.
Üretim atölyesinin sıcaklığı ve nemi de önemli bir kontrol göstergesidir ve teorik olarak çiğlenme noktası ne kadar düşükse o kadar uygundur. Çoğu malzeme tedarikçisi sinterleme işleminden sonra nem kontrolüne odaklanır. Yaklaşık 1000 santigrat derecelik sinterleme sıcaklığının tozdaki nemin çoğunu giderebileceğine inanıyorlar. Sinterleme işleminden paketleme aşamasına kadar olan nem girişi sıkı bir şekilde kontrol edildiği sürece, temel olarak malzemenin nem içeriğinin standardı aşmaması sağlanabilir.

Elbette bu, sinterleme işleminden önce nemin kontrol edilmesine gerek olmadığı anlamına gelmez, çünkü önceki işlemde çok fazla nem verilirse sinterleme verimliliği ve malzemenin mikro yapısı etkilenecektir. Ayrıca paketleme yöntemi de oldukça önemlidir. Çoğu malzeme tedarikçisi, vakumlu paketleme için şu anda en ekonomik ve etkili yöntem olarak görünen alüminyum plastik poşetler kullanıyor.

Elbette farklı malzeme tasarımları, kaplama malzemeleri ve spesifik yüzey alanı farklılıkları gibi su emme açısından da önemli farklılıklara sahip olabilir ve bu da bunların su emilimini etkileyebilir. Her ne kadar bazı malzeme tedarikçileri üretim süreci sırasında nemin girişini engellese de, malzemelerin kendisi suyu kolayca absorbe etme özelliğine sahiptir, bu da elektrot plakaları haline getirildikten sonra nemin kurutulmasını son derece zorlaştırır ve bu da pil üreticileri için sorun yaratır. Bu nedenle yeni malzemeler geliştirilirken su emme konusunun dikkate alınması ve evrenselliği daha yüksek malzemelerin geliştirilmesi hem arz hem de talep açısından büyük fayda sağlamaktadır.

3. 3 pozitif elektrot malzemesinin zayıf parti tutarlılığı

Pil üreticileri için, pozitif elektrot malzemeleri grupları arasındaki fark ne kadar küçükse ve tutarlılık ne kadar iyiyse, bitmiş pilin performansı da o kadar istikrarlı olabilir. Hepimizin bildiği gibi, Lityum demir fosfat katot malzemesinin ana dezavantajlarından biri zayıf parti stabilitesidir. Kağıt hamuru oluşturma sürecinde, her bir bulamaç partisinin viskozitesi ve katı içeriği, büyük parti dalgalanmaları nedeniyle dengesizdir, bu da kullanıcılara sorun getirir ve uyum sağlamak için sürekli proses ayarlaması gerektirir.

Üretim ekipmanının otomasyon derecesinin iyileştirilmesi, Lityum demir fosfat malzemelerinin parti stabilitesini iyileştirmenin ana yoludur. Ancak şu anda yerli Lityum demir fosfat malzeme tedarikçilerinin ekipman otomasyon derecesi genel olarak düşüktür, teknik seviye ve kalite yönetim yeteneği yüksek değildir ve sağlanan malzemelerde farklı derecelerde parti kararsızlığı sorunları bulunmaktadır. Kullanıcıların bakış açısına göre, parti farklılıkları ortadan kaldırılamıyorsa, aynı partideki malzemelerin tekdüze ve stabil olması koşuluyla, partinin ağırlığı ne kadar büyükse o kadar iyi olacağını umuyoruz.

Bu gereksinimi karşılamak için, demir lityum malzeme tedarikçileri genellikle bitmiş ürünü yaptıktan sonra birkaç malzeme partisini eşit şekilde karıştırmak için bir karıştırma işlemi eklerler. Karıştırma kazanının hacmi ne kadar büyük olursa, içinde o kadar fazla malzeme bulunur ve karıştırılan partinin miktarı da o kadar büyük olur.

Parçacık boyutu, spesifik yüzey alanı, nem, pH değeri ve demir lityum malzemelerinin diğer göstergeleri, üretilen bulamacın viskozitesini etkileyebilir. Bununla birlikte, bu göstergeler genellikle belirli bir aralıkta sıkı bir şekilde kontrol edilir ve bulamaç partileri arasında viskozite açısından hala önemli farklılıklar olabilir. Toplu kullanım sırasında anormallikleri önlemek için, genellikle üretim formülünü simüle etmek ve kullanıma sunmadan önce bazı çamur viskozite testleri hazırlamak gerekir ve bunlar ancak gereklilikler karşılandıktan sonra kullanıma sunulabilir. Her üretimden önce test yapılması, üretim verimliliğini büyük ölçüde azaltacaktır, dolayısıyla bu işi malzeme tedarikçisine iletecekler ve malzeme tedarikçisinden nakliyeden önce testi tamamlamasını ve gereksinimleri karşılamasını isteyeceklerdir.

Elbette teknolojinin ilerlemesi ve malzeme tedarikçilerinin süreç yeteneklerinin gelişmesiyle birlikte, fiziksel özelliklerin dağılımı gittikçe küçülüyor ve sevkıyattan önce viskozitenin test edilmesi adımı atlanabiliyor. Tutarlılığı artırmak için yukarıda belirtilen önlemlere ek olarak, parti istikrarsızlığını en aza indirmek ve kalite sorunlarının oluşmasını önlemek için kalite araçlarını da kullanmalıyız. Temel olarak aşağıdaki yönlerden başlayarak.

(1) İşletim prosedürlerini oluşturun.

Bir ürünün doğal kalitesi hem tasarlanmış hem de üretilmiştir. Bu nedenle, ürün kalitesinin kontrol edilmesi açısından operatörlerin nasıl çalıştığı özellikle önemlidir ve ayrıntılı ve spesifik çalışma standartları oluşturulmalıdır.

(2) CTQ'nun tanımlanması.

Ürün kalitesini etkileyen temel göstergeleri ve süreçleri belirleyin, bu temel kontrol göstergelerini izleyin ve ilgili acil durum müdahale önlemlerini geliştirin. Ortofosforik asit demiryolu hattı, Lityum demir fosfatın mevcut hazırlığının ana hattıdır. Prosesleri harmanlama, bilyalı öğütme, sinterleme, kırma, paketleme vb. içerir. Bilyalı öğütme işlemi önemli bir süreç olarak yönetilmelidir, çünkü bilyalı öğütme sonrasında birincil parçacık boyutunun tutarlılığı iyi kontrol edilmezse, parçacık tutarlılığı Bitmiş ürünün boyutu etkilenecek ve bu da malzemelerin parti tutarlılığını etkileyecektir.

(3) SPC'nin kullanımı.

Temel süreçlerin temel karakteristik parametrelerinin SPC gerçek zamanlı izlemesini gerçekleştirin, anormal noktaları analiz edin, istikrarsızlığın nedenlerini belirleyin, etkili düzeltici ve önleyici tedbirler alın ve müşteriye hatalı ürünlerin akmasını önleyin.

4. Diğer olumsuz durumlar

Bulamaç yapılırken, pozitif elektrot malzemesi, bulamaç tankında belirli bir oranda solventler, yapıştırıcılar ve iletken maddelerle eşit şekilde karıştırılır ve daha sonra boru hattından boşaltılır. Pozitif elektrot malzemesindeki büyük parçacıkları ve yabancı nesneleri yakalamak ve kaplama kalitesini sağlamak için çıkışa bir filtre ekranı takılmıştır. Pozitif elektrot malzemesinin büyük parçacıklar içermesi filtre süzgecinin tıkanmasına neden olacaktır. Büyük parçacıkların bileşimi hala pozitif elektrot malzemesinin kendisi ise, bu yalnızca üretim verimliliğini etkileyecek ve pil performansını etkilemeyecektir ve bu tür kayıplar azaltılabilir. Ancak bu büyük parçacıkların bileşimi belirsizse ve bunlar diğer metal yabancı nesnelerse, halihazırda yapılmış olan bulamaç tamamen hurdaya çıkacak ve bu da büyük kayıplara neden olacaktır.

Bu anormalliğin ortaya çıkması, malzeme tedarikçisindeki dahili kalite yönetimi sorunlarından kaynaklanmalıdır. Pozitif elektrot malzemelerinin çoğu tarama işlemleriyle üretilir ve ekranın hasar görüp görmediği, kontrol edilip zamanında değiştirilir. Ekranın hasar görmesi durumunda sızıntıya karşı önlem yoktur ve fabrika denetimi sırasında büyük parçacıkların tespit edilip edilmediğinin yine de iyileştirilmesi gerekmektedir.