O 01Dangos de metais estranhos para a segurança das baterias de lítio

O material pósito de fosfato de ferro de lítio tem excelentes vantagens de estabilidade térmica, boa vida útil, estabilidade eletroquímica e amigável ao meio ambiente, tornando-se um dos materiais pósitos ideais no campo da bateria de potência. No entanto, quando as impurezas metálicas são introduzidas no material de fosfato de ferro-lítio, podem causar sérios danos à vida útil e à segurança da bateria.

Os objetos estranhos metálicos comuns incluem: ferro, níquel, cobre, zinco, cromo, etc. Metais estranhos na fase de transformação da bateria será primeiro na oxidação positiva e depois na redução do pólo negativo, quando a monomatéria metálica no pólo negativo se acumula até um certo ponto vai formar um ramo de cristal, levando a perfuração da membrana, causando curto-circuito interno da bateria, melhorando a taxa de auto-descarga da bateria, quando grave, até causará incêndio da bateria, explosão, afetando o desempenho de segurança da bateria.

Esboço do processo de perfuração da membrana causada pela acumulação de objetos estranhos metálicos

O cobre metálico causa curto-circuito da bateria (a) imagem eletroscópica de varredura (b) distribuição dos elementos

02Fontes de objetos estranhos metálicos e como controlar

1) Impuridades geradas por matérias-primas durante o processo de sinterização

No processo de síntese do fosfato de ferro de lítio (LiFePO) é acompanhado pela geração de pequenas quantidades de impurezas como γ-FeO, FeP, FeP e FePO, e o ferro monogênero também é gerado na atmosfera redutiva a 500 ~ 700 ° C através da redução de Fe. A presença dessas impurezas reduz a capacidade do material e a densidade de energia, e reações secundárias como a dissolução de ferro em eletrólitos podem afetar a vida útil e o desempenho de segurança da bateria.

2) Objetos estranhos da linha de produção e do ambiente durante o processo de fabricação

A fonte de objetos estranhos metálicos na linha de produção tem os seguintes dois aspectos: um é a introdução de contato direto com equipamentos e materiais (introdução direta); O segundo é a introdução (introdução indireta) de resíduos metálicos voadores no ar no material. Abaixo analisamos a diferença entre as duas formas de introdução:

a. 直接引入

Os principais processos da linha de produção de materiais positivos são: mistura, cozimento e trituração, o equipamento envolvido é principalmente misturadora, forno de rolo e trituradora. Em geral, os componentes metálicos em contato direto com o material podem causar riscos de introdução direta. Onde, e o material tem um movimento relativo contínuo para os componentes que produzem maior probabilidade de desgaste, para a área de linha vermelha, a proteção focada é necessária; Os componentes que não têm movimento relativo contínuo do material também precisam tomar as medidas de proteção necessárias.

b) Introdução indireta

As fontes introduzidas indiretamente são mais complexas, e os resíduos voláteis no ar podem vir do desgaste de peças do equipamento, podem ser introduzidos pelo ambiente externo ou até mesmo por pessoas, o que torna mais difícil controlar.

Existem várias regras gerais para a proteção contra objetos metálicos estranhos no design da linha de produção de materiais positivos: todas as partes da linha de produção em contato direto com o material devem exigir proteção contra materiais não metálicos ou revestimento de pulverização na superfície do substrato metálico.

Para evitar que os objetos estranhos no ambiente externo entrem na oficina de materiais positivos, geralmente são controlados a partir dos seguintes aspectos:

1. As portas e janelas da oficina estão fechadas, o sistema de vento novo é instalado, o vento novo entra na oficina após a filtração do filtro de alta eficiência, o volume de ar novo é ligeiramente maior do que o volume de ar de escape, a oficina mantém a pressão positiva de + 3 Pa ~ + 5 Pa;

2. Portas de oficina com estrutura de cadeia de dois andares, sala de chuveiro incorporada;

3. a utilização de ferramentas ou veículos de transbordo específicos na oficina, e a entrada de ferramentas ou veículos de transbordo externos na oficina é proibida;

4. Pessoas estrangeiras que entram e saem da oficina devem trocar roupas e sapatos, e é proibido levar relógios, chaves, moedas e outros objetos metálicos para entrar na oficina;

5. O solo dentro da oficina usa barras magnéticas permanentes para desmagnetizar regularmente;

6. Elaborar os regulamentos correspondentes e listas de pontos de verificação, verificar regularmente a substituição do filtro de vento novo;

7. Coloque vasos especiais na oficina, monitore regularmente os níveis de resíduos volantes no ambiente e, se houver anomalia, faça investigações e correções oportunas.

03 Como detectar objetos estranhos metálicos

Como detectar objetos estranhos metálicos? O Phenom ParticleX, baseado em hardware com eletroscópios de varredura e espectrómetros de energia, permite a identificação, análise e classificação rápida de partículas de impurezas metálicas totalmente automatizadas, fornecendo suporte de dados quantitativos rápidos, precisos e confiáveis para a pesquisa e desenvolvimento dos clientes e a produção.

Seu princípio de funcionamento é: identificar partículas por meio de revestimento claro e escuro de imagem de dispersão posterior, em seguida, a análise da composição energética das partículas e classificá-las automaticamente de acordo com a formação das partículas e as informações de composição.

Como mostrado na tabela abaixo, as amostras foram coletadas usando o método de triagem e os resultados do teste de metais estranhos no fosfato de ferro de lítio foram usados ​​com o Phenom ParticleX. Pode-se ver que, no método de triagem, o fosfato de ferro de lítio ocupa a grande maioria das partículas, com um teor médio de oxigênio de 44,2%, enquanto o teor de fosfeto de ferro e óxido de ferro é menor, o teor de oxigênio no fosfeto de ferro é menor, apenas 10,6%, e o óxido de ferro não contém fósforo.

Resultados estatísticos de objetos estranhos metálicos (triagem)

Composição média de objetos estranhos metálicos (filtragem)

Detalhes do fosfeto de ferro obtidos automaticamente

Detalhes do óxido de ferro obtidos automaticamente