लिथियम बैटरी निर्माण के क्षेत्र में, एक साधारण सा दिखने वाला लेकिन बेहद ज़रूरी उपकरण - ग्लव बॉक्स - बैटरी के प्रदर्शन को सुनिश्चित करने और तकनीकी सफलताओं को गति देने का एक प्रमुख साधन बनता जा रहा है। यह हवा से नमी, ऑक्सीजन और अशुद्धियों को अलग करके एक अति-शुद्ध वातावरण बनाता है, जिससे इलेक्ट्रोड सामग्री के संश्लेषण, इलेक्ट्रोलाइट्स की तैयारी, बैटरी असेंबली और लिथियम बैटरियों के प्रदर्शन परीक्षण के लिए विश्वसनीय गारंटी मिलती है। यह लेख लिथियम बैटरी ग्लव बॉक्स के तकनीकी मूल्य और अनुप्रयोग तर्क का तीन पहलुओं से विश्लेषण करेगा: परिभाषा, मुख्य कार्य और चयन रणनीति।
1、लिथियम क्या है?बैटरी ग्लव बॉक्स
लिथियम बैटरी वाला ग्लव बॉक्स एक पूरी तरह से बंद उपकरण है। स्टेनलेस स्टील या पारदर्शी ऐक्रेलिक बॉक्स बॉडी, ग्लव ऑपरेशन इंटरफ़ेस और गैस शुद्धिकरण प्रणाली के माध्यम से, अंदर ऑक्सीजन की मात्रा 1 पीपीएम से कम और नमी 0.1 पीपीएम से कम पर नियंत्रित की जाती है। इसकी मुख्य संरचना में शामिल हैं:
· दोहरी-परत सीलबंद बॉक्स बॉडी: मुख्य बॉक्स बॉडी को ट्रांज़िशन कम्पार्टमेंट से अलग किया जाता है, और संचालन से पहले, क्रॉस-संदूषण के जोखिम को 90% तक कम करने के लिए एक वैक्यूम-पंपिंग और निष्क्रिय गैस भरने का चक्र चलाया जाता है। उदाहरण के लिए, लिथियम-आयन बैटरियों के इलेक्ट्रोलाइट इंजेक्शन चरण में, ट्रांज़िशन कम्पार्टमेंट का चक्र शुद्धिकरण पर्यावरणीय मान (लगभग 20,000 पीपीएम) से जल घुसपैठ को 0.1 पीपीएम से कम कर सकता है।
· दस्ताने संचालन इंटरफ़ेस: 200 मिमी व्यास वाले 2-4 नाइट्राइल या लेटेक्स दस्ताने से सुसज्जित, जो पारंपरिक प्रयोगात्मक उपकरणों को समायोजित करने में सक्षम हैं। ऑपरेटर हानिकारक पदार्थों के सीधे संपर्क से बचने के लिए इलेक्ट्रोड काटने और कैप्सूलीकरण जैसी बारीक क्रियाएँ दस्ताने पहनकर ही करते हैं।
· शुद्धिकरण प्रणाली: आणविक छलनी नमी सोखती हैं, उत्प्रेरक ऑक्सीजन का अपघटन करते हैं, और एक परिसंचारी पंखे के संयुक्त उपयोग से गतिशील गैस शुद्धिकरण प्राप्त होता है। मानक उपकरण 875 मिमी×480 मिमी×500 मिमी के बॉक्स में ऑक्सीजन की मात्रा को 2 घंटे के भीतर 21% से घटाकर 1 पीपीएम से कम और पर्यावरणीय मान से नमी को 0.1 पीपीएम से कम कर सकते हैं।
2、कोर फ़ंक्शन
सामग्री संरक्षण: रासायनिक प्रतिक्रिया श्रृंखला को अवरुद्ध करना
इलेक्ट्रोड सामग्रीलिथियम बैटरियों (जैसे लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड, ग्रेफाइट) और इलेक्ट्रोलाइट नमी और ऑक्सीजन के प्रति बेहद संवेदनशील होते हैं। उदाहरण के लिए, लिथियम धातु का ऋणात्मक इलेक्ट्रोड केवल 10 मिनट तक हवा के संपर्क में आने पर लिथियम ऑक्साइड बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप सक्रिय पदार्थों का क्षय होता है; इलेक्ट्रोलाइट में मौजूद LiPF6 नमी के संपर्क में आने पर विघटित होकर एचएफ बनाता है, जो इलेक्ट्रोड पदार्थों को संक्षारित करता है और ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस झिल्ली (एसईआई) को नुकसान पहुँचाता है। ग्लव बॉक्स में ऑक्सीजन की मात्रा 1 पीपीएम से कम और नमी की मात्रा 0.1 पीपीएम से कम रहती है, जिससे बैटरी का चक्र जीवन 800 गुना से बढ़कर 1200 गुना हो जाता है और क्षमता क्षरण दर 8% प्रति वर्ष से घटकर 2% हो जाती है।
प्रक्रिया परिशुद्धता: उत्पादन स्थिरता में वृद्धि
इलेक्ट्रोड पेस्ट तैयार करने की प्रक्रिया में, ग्लव बॉक्स सक्रिय पदार्थों को हवा के साथ प्रतिक्रिया करने से रोकता है, जिससे पेस्ट की एकरूपता सुनिश्चित होती है और इलेक्ट्रोड की मोटाई का विचलन ±5μm से ±2μm तक कम हो जाता है। बैटरी असेंबली चरण में, ग्लव बॉक्स लेमिनेशन मशीनों और इंजेक्शन मशीनों जैसे उपकरणों के एकीकृत संचालन का समर्थन करता है, जिससे प्रति गीगावाट घंटा श्रम लागत 15 मिलियन युआन से घटकर 8 मिलियन युआन हो जाती है, जबकि उत्पाद उपज दर 88% से बढ़कर 94% हो जाती है।
सुरक्षा नियंत्रण: प्रक्रिया जोखिमों को कम करना
टाइटेनियम मिश्र धातु लेज़र वेल्डिंग में वेल्ड ऑक्सीकरण और भंगुरता को रोकने के लिए ऑक्सीजन पृथक्करण की आवश्यकता होती है। ग्लव बॉक्स में वेल्डेड बैटरी हाउसिंग की तन्य शक्ति 600 एमपीए से बढ़कर 800 एमपीए हो गई है, और संरचनात्मक शक्ति में 30% की वृद्धि हुई है। हृदय स्टेंट की स्टेराइल पैकेजिंग में, ग्लव बॉक्स ने हेपा निस्पंदन प्रणाली (कण निस्पंदन दक्षता 99.97%) के साथ मिलकर सूक्ष्मजीव संदूषण दर को 0.3% से घटाकर 0.01% कर दिया है, जिससे ऑपरेशन के बाद संक्रमण का खतरा काफी कम हो गया है।
3. ग्लव बॉक्स कैसे चुनें?
पर्यावरणीय आवश्यकताओं का मिलान
गैस वातावरण: लिथियम-आयन बैटरी उत्पादन में ऑक्सीजन की मात्रा 1 पीपीएम से कम होनी चाहिए और नमी की मात्रा 0.1 पीपीएम से कम होनी चाहिए; ठोस अवस्था बैटरी अनुसंधान के लिए, आर्गन और कार्बन डाइऑक्साइड के मिश्रण की आवश्यकता हो सकती है।
तापमान और आर्द्रता नियंत्रण: इलेक्ट्रोड सामग्रियों के उच्च-तापमान उपचार के लिए 300°C के वातावरण की आवश्यकता होती है। ग्लव बॉक्स में विद्युत तापन मॉड्यूल और तीव्र शीतलन प्रणाली होनी चाहिए।
परिचालन अनुकूलता
बॉक्स का आकार: छोटा (50×80×50 सेमी) नमूना विश्लेषण के लिए उपयुक्त है; मध्यम (80×120×100 सेमी) इलेक्ट्रोड तैयारी और संयोजन का समर्थन करता है; बड़ा (120×180×150 सेमी) एक भरने की मशीन और एक लेमिनेटिंग मशीन को एकीकृत कर सकता है ताकि एक स्वचालित उत्पादन लाइन प्राप्त की जा सके।
दस्ताने की सामग्री: नाइट्राइल दस्ताने रासायनिक संक्षारण के प्रति प्रतिरोधी होते हैं और इलेक्ट्रोलाइट कार्यों के लिए उपयुक्त होते हैं; लेटेक्स दस्ताने में उच्च लचीलापन होता है और वे इलेक्ट्रोड काटने जैसे सूक्ष्म कार्यों के लिए उपयुक्त होते हैं।
प्रदर्शन पैरामीटर सत्यापन
शुद्धिकरण क्षमता: परिसंचरण पंखे की प्रवाह दर ≥ 10 m³/h होनी चाहिए और 2 घंटे के भीतर लक्षित वातावरण तक पहुँच जानी चाहिए। एक निश्चित ब्रांड के उपकरण को मापा गया और पाया गया कि 875 मिमी×480 मिमी×500 मिमी का बॉक्स केवल 1.5 घंटे में पर्यावरणीय मान से लक्ष्य मान तक शुद्धिकरण कर सकता है।
सीलिंग प्रदर्शन: रिसाव दर < 0.05% वॉल्यूम/घंटा होनी चाहिए और दबाव क्षीणन परीक्षण में 24 घंटों के भीतर ≤ 0.03% की कमी दिखाई देनी चाहिए। ओ-रिंग वैक्यूम डिज़ाइन वाले उपकरणों की सीलिंग लाइफ 10 साल या उससे ज़्यादा तक होती है।
