लिथियम बैटरी निर्माण प्रक्रिया में नमी का प्रभाव

01. लिथियम बैटरियों को नमी का नुकसान

1. बैटरी में सूजन और रिसाव

यदि लिथियम-आयन बैटरियों में पानी की मात्रा बहुत अधिक है, तो यह इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम नमक के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करेगी और एचएफ उत्पन्न करेगी:

H2O + LiPF6 → POF3 + LiF + 2HF 

हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड (एचएफ) एक अत्यधिक संक्षारक एसिड है जो बैटरी के प्रदर्शन के लिए बहुत विनाशकारी है:

एचएफ बैटरी के अंदर धातु के हिस्सों, बैटरी शेल और सील को खराब कर देगा, जिससे अंततः बैटरी टूट जाएगी और लीक हो जाएगी।

एचएफ बैटरी के अंदर एसईआई झिल्ली (सॉलिड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस) को नुकसान पहुंचाता है, एसईआई झिल्ली के मुख्य घटकों के साथ प्रतिक्रिया करता है: 

ROCO2Li + एचएफ → ROCO2H + LiF

Li2CO3 + 2HF → H2CO3 + 2LiF

अंत में, बैटरी के अंदर LiF वर्षा उत्पन्न होती है, जिससे बैटरी नकारात्मक प्लेट में लिथियम आयन अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रतिक्रिया, सक्रिय लिथियम आयनों की खपत, बैटरी की ऊर्जा कम हो जाती है।

जब पानी पर्याप्त होगा, तो उत्पादित गैस अधिक होगी, और बैटरी के अंदर दबाव बड़ा हो जाएगा, जिससे बैटरी तनावग्रस्त और विकृत हो जाएगी, और बैटरी के उभार और रिसाव जैसे खतरे होंगे।

बाजार में मोबाइल फोन या डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के उपयोग में आने वाली बैटरी उभार और बूट कवर की स्थिति ज्यादातर लिथियम बैटरी की उच्च आंतरिक नमी और गैस उत्पादन उभार के कारण होती है।

2. बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है

बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बैटरी के सबसे महत्वपूर्ण प्रदर्शन मापदंडों में से एक है, और यह बैटरी के अंदर आयन और इलेक्ट्रॉन संचरण की कठिनाई को मापने का मुख्य संकेत है, जो सीधे बैटरी के चक्र जीवन और परिचालन स्थिति को प्रभावित करता है। आंतरिक प्रतिरोध जितना छोटा होगा, डिस्चार्ज करते समय बैटरी द्वारा कम वोल्टेज लिया जाएगा, और अधिक ऊर्जा उत्पादन होगा।

जब पानी की मात्रा बढ़ जाती है, तो बैटरी एसईआई फिल्म (सॉलिड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस) की सतह पर POF3 और LiF वर्षा होगी, जिससे एसईआई फिल्म की घनत्व और एकरूपता को नुकसान होगा, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध में धीरे-धीरे वृद्धि होगी और बैटरी की डिस्चार्ज क्षमता में लगातार कमी।

3. साइकिल का जीवन छोटा हो गया 

पानी की मात्रा बहुत अधिक है, बैटरी एसईआई फिल्म को नष्ट कर दिया है, आंतरिक प्रतिरोध धीरे-धीरे बढ़ गया है, बैटरी डिस्चार्ज क्षमता छोटी और छोटी होती जा रही है, हर बार बैटरी के उपयोग के बाद बैटरी पूरी तरह से चार्ज होने पर भी कम और छोटी होती जा रही है। बैटरी को सामान्य रूप से चार्ज करने के लिए उपयोग किया जा सकता है, डिस्चार्ज की संख्या (चक्र) स्वाभाविक रूप से कम हो जाएगी, बैटरी का उपयोग समय (जीवन) छोटा हो जाएगा।

02. लिथियम बैटरी के उत्पादन में पानी का स्रोत

लिथियम बैटरी की निर्माण प्रक्रिया में, पानी के स्रोत को निम्नलिखित पहलुओं में विभाजित किया जा सकता है: 

1. कच्चे माल द्वारा लाया गया पानी 

1.1 सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री: सकारात्मक और नकारात्मक सक्रिय पदार्थ माइक्रोन और नैनो कण हैं, जो हवा में पानी को आसानी से अवशोषित कर सकते हैं; विशेष रूप से, उच्च नी (निकल) सामग्री वाली टर्नरी या बाइनरी कैथोड सामग्री में बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र होते हैं, और सामग्री की सतह पानी को अवशोषित करने और प्रतिक्रिया करने में आसान होती है। कोटिंग के बाद, यदि भंडारण वातावरण में नमी बड़ी है, तो पोल फिल्म की सतह कोटिंग भी हवा में नमी को जल्दी से अवशोषित कर लेगी।

1.2 इलेक्ट्रोलाइट: इलेक्ट्रोलाइट में विलायक घटक पानी के अणुओं के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करेगा; इलेक्ट्रोलाइट में घुलनशील लिथियम नमक पानी को अवशोषित करना और रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरना भी आसान है; तो इलेक्ट्रोलिसिस में एक निश्चित मात्रा में पानी होगा; यदि इलेक्ट्रोलाइट भंडारण का समय बहुत लंबा है, या भंडारण वातावरण का तापमान बहुत अधिक है, तो इलेक्ट्रोलाइट में पानी की मात्रा बढ़ जाएगी।

1.3 विभाजक: विभाजक एक छिद्रपूर्ण प्लास्टिक फिल्म (पीपी/पीई सामग्री) है, और इसका जल अवशोषण भी बहुत बड़ा है।

2. इलेक्ट्रोड पल्पिंग में पानी मिलाया गया 

नकारात्मक पल्पिंग में कच्चे माल के साथ मिश्रण करने के लिए पानी मिलाया जाएगा, और फिर कोटिंग की जाएगी, इसलिए नकारात्मक शीट स्वयं पानी है। बाद की कोटिंग प्रक्रिया में, हालांकि हीटिंग और सुखाने की प्रक्रिया होती है, फिर भी इलेक्ट्रोड शीट की कोटिंग के अंदर पानी का एक बड़ा हिस्सा सोख लिया जाता है।

3. कार्यशाला का वातावरण नमी 

3.1 कार्यशाला में हवा में नमी हवा में नमी आमतौर पर सापेक्ष आर्द्रता से मापी जाती है। विभिन्न ऋतुओं और मौसम में सापेक्षिक आर्द्रता बहुत भिन्न होती है। वसंत और गर्मियों में हवा की आर्द्रता अपेक्षाकृत बड़ी (60% से अधिक) होती है, और शरद ऋतु और सर्दियों में हवा अपेक्षाकृत शुष्क होती है और आर्द्रता अपेक्षाकृत कम (40% से कम) होती है। हवा में नमी बरसात के दिनों में अधिक और धूप वाले दिनों में कम होती है। हवा की नमी अलग-अलग होती है, हवा में पानी की मात्रा अलग-अलग होती है:

3.2 मानव शरीर द्वारा उत्पादित जल (मनुष्य का पसीना, छोड़ी गई सांस, हाथ धोने के बाद पानी)

3.3 विभिन्न सहायक सामग्रियों और कागजों (डिब्बों, लत्ता, रिपोर्ट) द्वारा लाई गई नमी

03. लिथियम बैटरी की उत्पादन प्रक्रिया में जल नियंत्रण

1. उत्पादन कार्यशाला की पर्यावरणीय आर्द्रता को सख्ती से नियंत्रित करें 

1.1 इलेक्ट्रोड उत्पादन कार्यशाला में होमोजेनेट सरगर्मी, सापेक्ष आर्द्रता ≦10% है; 

1.2 कोटिंग (सिर, पूंछ), इलेक्ट्रोड उत्पादन कार्यशाला में रोल ओस बिंदु आर्द्रता ≤ -10℃डी पी; 

1.3 इलेक्ट्रोड उत्पादन कार्यशाला कटिंग, सापेक्ष आर्द्रता ≤ 10%; 

1.4 लैमिनेटिंग, वाइंडिंग, असेंबली वर्कशॉप, ओस बिंदु आर्द्रता ≦-35℃ डीपी

1.5. बैटरी इंजेक्शन, सीलिंग, ओस बिंदु आर्द्रता ≤ -45℃ डीपी।

2. कार्यशाला में लाए गए मानव शरीर और बाहरी नमी को सख्ती से नियंत्रित करें 

2.1 संचालन अनुपालन प्रबंधन :

-- सुखाने की कार्यशाला में प्रवेश करते समय, कपड़े बदलना, टोपी पहनना, जूते बदलना और मास्क पहनना आवश्यक है; 

- इलेक्ट्रोड शीट और इलेक्ट्रिक सेल को नंगे हाथों से छूना मना है; 

2.2 सहायक सामग्रियों का नमी प्रबंधन: 

- कार्टन को सुखाने वाली कार्यशाला में लाना सख्त वर्जित है; 

- सुखाने वाले कमरे में कागज की पोस्टिंग और पहचान प्लेटें प्लास्टिक से सील की जाएंगी; 

-- सुखाने वाले कमरे में फर्श को पानी से पोंछना मना है।

3. इलेक्ट्रोड शीट के भंडारण और एक्सपोज़र समय को सख्ती से नियंत्रित करें 

3.1 कम नमी वाले भंडारण का प्रबंधन: 

- रोल्ड और कटी हुई इलेक्ट्रोड शीट को 30 मिनट (≦-35℃ डी पी) के भीतर कम नमी वाले वातावरण में संग्रहित किया जाना चाहिए।

- पके हुए और बिना बने इलेक्ट्रोड शीट को भंडारण के लिए वैक्यूम किया जाना चाहिए (≦-95kpa) 

3.2 एक्सपोज़र समय का प्रबंधन: 

- बेकिंग, उत्पादन, वाइंडिंग, पैकेजिंग, तरल इंजेक्शन के बाद, सीलिंग 72 घंटों के भीतर पूरी होनी चाहिए (कार्यशाला ओस बिंदु आर्द्रता ≤ -35 ​​℃)

3.3 पहले-आओ-पहले-बाहर प्रबंधन: 

- इलेक्ट्रोड शीट के उपयोग को फर्स्ट-इन-फर्स्ट-आउट नियमों का पालन करना चाहिए, यानी, बैच का उपयोग पहले किया जाता है; पहले पकाओ, पहले उपयोग करो।

4. इलेक्ट्रोड शीट और सेपरेटर की बेकिंग प्रक्रिया को सख्ती से नियंत्रित करें 

4.1 उपयोग से पहले, इलेक्ट्रोड शीट और विभाजक को उपयोग से पहले बेक किया जाना चाहिए; 

4.2 यदि इलेक्ट्रोड शीट और सेपरेटर को उत्पादन और वाइंडिंग से पहले बेक नहीं किया जा सकता है, तो सेल को तरल इंजेक्शन से पहले बेक किया जाना चाहिए; 

4.3 इलेक्ट्रोड शीट या बैटरी सेल की बेकिंग प्रक्रिया के दौरान, ओवन मापदंडों (तापमान, समय, वैक्यूम डिग्री) की सख्ती से निगरानी की जानी चाहिए; 

4.4 सटीकता सुनिश्चित करने के लिए ओवन के तापमान और वैक्यूम डिग्री की नियमित रूप से जांच की जाएगी।

5. जल सामग्री परीक्षण एवं नियंत्रण 

5.1 इलेक्ट्रोड शीट, विभाजक (या बैटरी), इलेक्ट्रोलाइट को पानी की मात्रा का परीक्षण करना चाहिए, जो तरल को इंजेक्ट करने के लिए योग्य है; 

5.2 परीक्षण विधि: नियमों के अनुसार नमूनाकरण; मापने के लिए कार्ल फिशर नमी परीक्षक का उपयोग करें; 

5.3 जल सामग्री योग्यता मानक: 

- इलेक्ट्रोड प्लेट जल सामग्री ≦200पीपीएम (पूर्व-नियंत्रण ≦150पीपीएम) 

-- विभाजक जल सामग्री ≦600पीपीएम

- इलेक्ट्रोलाइट जल सामग्री ≦20पीपीएम

संक्षेप में, लिथियम बैटरी की विनिर्माण प्रक्रिया में, पर्यावरणीय आर्द्रता का नमी नियंत्रण, इलेक्ट्रोड का भंडारण और एक्सपोजर समय, इलेक्ट्रोड और विभाजक की बेकिंग प्रक्रिया, इलेक्ट्रोलाइट की वैधता अवधि, जल सामग्री परीक्षण और अन्य पहलू आवश्यक हैं, एक बार नियंत्रण से बाहर होने पर, यह बैच बैटरी के प्रदर्शन में घातक दोष पैदा करेगा, और परिणाम बहुत गंभीर होंगे!

इसलिए, चाहे वह प्रबंधन कर्मी हों, उत्पादन कर्मी हों, गुणवत्ता निरीक्षण कर्मी हों, बैटरी जल नियंत्रण के बारे में जागरूकता को मजबूत करने के लिए, हमेशा प्रक्रिया के प्रावधानों का सख्ती से पालन करें, यह सुनिश्चित करने के लिए कि बैटरी जल नियंत्रित और योग्य स्थिति में है!