Kindalaeka hooldus SOP: H2O & O2 hoidmine < 1 ppm

Autor: Dany Huang, Ph.D.

TOB New Energy tegevjuht ning teadus- ja arendustegevuse juht

Võtke LinkedInis ühendust dr Huangiga

Kokkuvõte ja peamised väljavõtted

Täiustatud akutootmises-eriti tahkis-, liitium-metalli- ja naatrium-ioonkeemia-omadus on teie kindalaeka atmosfääriline terviklikkus sama oluline kui aktiivsete materjalide puhtus. Töötamine vee- või hapnikusisaldusega üle 1 ppm põhjustab kõrvalreaktsioone, mis vähendavad elemendi mahtu enne, kui aku kuivast ruumist üldse lahkub.

• 1 ppm lävi:Standardsetes elektrolüütides sisalduv liitiumheksafluorofosfaat (LiPF₆) reageerib ägedalt jäljeveega, moodustades vesinikfluoriidhappe (HF), lahustades katoodilt siirdemetalle ja mürgitades SEI kihti. Peate hoidma keskkondi < 1 ppm.
• Regenereerimine kohustuslik:Puhastuskolonn ei ole lõpmatu. Vase-põhised hapnikupüüdurid ja molekulaarsõela niiskuse absorbeerijad tuleb regenereerida täpse vesiniku/argooni seguga (tavaliselt 5% H₂ / 95% Ar), kui algtasemed hakkavad hiilima üle 0,5 ppm.
• Lekkemäära tolerants:Kõrgekvaliteedilise-tööstusliku kindalaeka lekkekiirus peab olema väiksem kui 0,001 mahuprotsenti tunnis. Kõik, mis on kõrgem, viitab rikkis tihendile, kahjustatud kindale või vaakumpumba probleemile.
• Ennetav logistika:Butüülkummist kinnastel on piiratud kasutusiga lahusti läbitungimise vastu. Kinda väljavahetamiseks nähtava nööpnõela ootamine tagab atmosfääri saastumise ja tunde, et tootmine katkeb.

Saastumise keemia

Miks oleme nii kinnisideeks ühe-kohanumbriga osade-per-miljoni keskkondade hooldamisest? Kuna aku elektrokeemia on põhimõtteliselt välisõhu talumatu.

Kui teie kindalaeka andurid näitavad 5 ppm vett, võib see tunduda tühine. Suletud mündielemendi või kottelemendi sees käivitab see niiskus aga ahelreaktsiooni. Elektrolüüdi sool hüdrolüüsub. Saadud HF gaas ründab katoodi pinda, põhjustades mangaani või nikli lahustumist. Samal ajal reageerib mikrohapnik anoodil interkaleerunud liitiumiga, moodustades inertse liitiumoksiidi (Li2O) ja tarbides püsivalt aktiivset liitiumi.

Teie suutlikkus kahaneb, teie sisemine takistus tõuseb ja teie tsükli eluiga langeb.

Selle vältimiseks ontäiustatud vaakumkindakarbi lahendusedTOB New Energy konstrueeritud põhinevad suletud{0}}ahelaga gaasiringlus- ja puhastussüsteemil. Kuid süsteem on täpselt nii hea kui seda reguleeriv hooldusprotokoll.

SOP 1. osa: regenereerimisprotsess

Puhastuskolonn sisaldab kahte peamist aktiivset materjali: vaskkatalüsaatorit hapniku sidumiseks (moodustab CuO) ja molekulaarsõelu niiskuse püüdmiseks. Kui need materjalid jõuavad küllastumiseni, tuleb need keemiliselt eemaldada ja kuivatada.

Ärge oodake, kuni teie O₂-andurid käivitavad häire 10 ppm juures. Planeerige regenereerimine ennetavalt, lähtudes lahusti kasutamisest ja esikambri ülekandesagedusest.

Regeneratsiooni eeldused

1. Regeneratsioonigaasi segu:Peate kindlasti kasutama redutseerivat gaasisegu. Standardne spetsifikatsioon on5% vesinik (H₂) segatuna 95% argooni (Ar) või lämmastikuga (N2), olenevalt teie peamisest töögaasist. Vesinik toimib redutseeriva ainena, mis muudab CuO tagasi puhtaks Cu-ks, vabastades protsessis H2O.
2. Gaasi rõhk:Seadke regenereerimisgaasiballooni regulaator väärtusele 0.04 - 0.06 MPa (400–600 mbar).
3. Vaakumpumba kontroll:Veenduge, et vaakumpumba õli oleks puhas ja ballastiventiil töötaks, kuna süsteem tõmbab sügava vaakumi, et eemaldada keedetud-niiskus.
4. Süsteemi isoleerimine:Veenduge, et tsirkulatsioon oleks VÄLJA lülitatud. Regenereerimise järjestus toimub ajal, mil kolonn on peamisest peakambrist eraldatud.

Regenereerimise teostamise järjekord

1. PLC-s regenereerimisrežiimi käivitamine:Süsteem lukustab automaatselt ringluse.
2. Liikuge HMI puuteekraanile ja valige "Puhasti regenereerimine". Veenduge, et sisse- ja väljalaske pneumaatilised ventiilid, mis eraldavad puhasti peakambrist, on täielikult suletud.
3. Esmane kuumutamise faas (dehüdratsioon):Kestus: ~3 tundi.
4. Kolonni sisemine küttemantel haakub, tõstes sisetemperatuuri ligikaudu 200 kraadini - 250 kraadini. Selle faasi ajal töötab vaakumpump pidevalt, et eemaldada molekulaarsõeladelt välja keeva veeauru mass. Ärge sisestage veel regenereerimisgaasi.
5. Redutseerimisfaas (hapniku eemaldamine):Kestus: ~3-5 tundi.
6. Kui sõelad on kuivanud, avab süsteem automaatselt regenereerimisgaasi sisselaskeava. 5% H2 segu voolab üle kuumutatud vaskkatalüsaatori. Keemiline reaktsioon ($CuO + H_2 \\paremnool Cu + H_2O$) eemaldab kinni jäänud hapniku. Näete, et vesi kondenseerub väljalasketorus või udu väljalasketorust välja. Veenduge, et väljatõmbeventilatsioon oleks aktiivne.
7. Puhastus- ja jahutusfaas:Kestus: ~8-12 tundi.
8. Küttemantel lülitub välja. Süsteem tõmbab viimase sügava vaakumi, et eemaldada jääkvesinik ja niiskus, seejärel täidab see tagasi teie primaarse inertgaasiga. Enne ringluse ohutut taastumist peab kolonn jahtuma alla 40 kraadi. Kui taaskäivitate tsirkulatsiooni ajal, mil kolonn on kuum, šokeerite andureid termiliselt ja rikute molekulaarsõelu.

SOP 2. osa: Lekke tuvastamine ja lahendamine

Kindalaegas töötab kerge ülerõhu all (tavaliselt +2 kuni +5 mbar), tagamaks, et mikro-lekke korral surub välja inertgaas, mitte ei suru sisse ümbritsevat õhku. See ülerõhk aga varjab lekkeid, suurendades argooni tarbimist ja koormates puhastit üle.

Kui teie O₂ ja H₂O tase tõuseb kiiresti tsirkulatsioonipuhuri väljalülitamise hetkel, on õhuleke.

Rõhulanguse test (algtaseme audit)

1. Tehke see test iga kuu, et teha kindlaks oma tihendite struktuurne terviklikkus.
2. Lülitage gaasi tsirkulatsioonisüsteem välja.
3. Reguleerige siserõhk käsitsi täpselt +10 mbar.
4. Lülitage automaatne rõhuregulaator (APC) välja.
5. Registreerige rõhk. Oodake täpselt 60 minutit.
6. Salvestage lõplik rõhk.
7. Hindamine:Rõhulangus > 2 mbar/h viitab olulisele mehaanilisele lekkele, mis nõuab viivitamatut lokaliseerimist.

Lekke isoleerimine

Kui rõhulanguse test ebaõnnestub, peate rikkumise leidma. Ärge pingutage polte pimesi; see rikub O-rõnga tihendussuhteid.

SOP 3. osa: Kinnaste asendamise strateegia

Kindad on teie isoleerimisstrateegia nõrgim lüli. Need kannatavad rakkude kokkupanemisel mehaanilise hõõrdumise, elektrolüütide lahustite (DMC, DEC, EMC) keemilise lagunemise ja loodusliku polümeeri vananemise tõttu.

Materjali valik

Ärge kasutage aku tööks tavalist lateksit ega nitriili.

• Butüülkummi (0,4 mm - 0.8mm):Absoluutne tööstusharu standard. See tagab kõrgeima niiskuse ja hapniku mitteläbilaskvuse, pakkudes samal ajal mõõdukat vastupidavust aku lahustitele.
• Hüpalon / neopreen:Parem keemiline vastupidavus karmide lahustite suhtes, kuid veidi suurem gaaside läbilaskvus võrreldes butüüliga.

"Kuum{0}}vahetus" asendamise protseduur

Kindad tuleb välja vahetada ilma, et põhikamber ümbritseva õhuga kokku puutuks.

1. Ettevalmistus:Tõmmake vana kinnas täielikult karbist välja. Sees olev positiivne rõhk hoiab selle väljapoole pumbatuna.
2. Klambri eemaldamine:Eemaldage kinda pordist välimine kinnitusrõngas{0}} ja mehaaniline rihma klamber. Jätke sisemine tihendi O-rõngas puutumata.
3. Asetage uus kinnas:Venitage uue kinda mansett pordirõnga vana kinda kohale. Veenduge, et pöidla suund oleks õige.
4. Turvaline:Paigaldage mehaaniline rihmaklamber uue kindamanseti peale.
5. Ekstraheerimine:Sirutage kindalaeka sisse, kasutades nuppumuudkinda port. Haarake vana kinnas seestpoolt ja tõmmake see täielikult kambrisse.
6. Puhastamine:Uus kinnas on nüüd paigaldatud, kuid selle sees olev ruum on ümbritsevat õhku täis. Kasutage eeskambrit, et evakueerida ja tühjendada uus kindaruum, enne kui asetate käed täielikult tööle.

KKK (tõrkeotsing)

Q1. Niiskuse tase on kõrge, kuid hapnikutase on < 1ppm. Mis on valesti?

Tõenäoliselt tood niiskust sisse esikambri kaudu. Veenduge, et teie ülekandematerjalid (separaatorid, elektroodirullid, paberlapid) oleksid välises vaakumahjus põhjalikult vaakum{1}}kuivatatud, enne kui need esikambrisse asetate. Niiskus klammerdub visalt poorsete materjalide külge.

Q2. Hapniku tase on kõrge, kuid niiskus on hea. Mis on valesti?

See on esikambri töövea klassikaline sümptom. Kui operaatoril ei õnnestu enne siseukse avamist eelkambris täielikku vaakum/puhastustsüklit (tavaliselt 3 tsüklit) läbi viia, siseneb kambrisse ümbritseva õhu tilk (21% O₂). Molekulaarsõelad seda kinni ei püüa ja vaskatalüsaator peab selle puhastamiseks ületunde tegema.

Q3. Kui kaua puhastusmaterjalid (katalüsaator ja sõel) kestavad?

Õige plaanilise regenereerimise ja range eeskambri distsipliini korral võivad kolonni materjalid kesta 3 kuni 5 aastat. Siiski, kui need on allutatud suurtele õhumõjudele või küllastuvad kokkusobimatute lenduvate lahustitega, võib nende eluiga lüheneda kuude kaupa.