लिथियम बैटरी के लिए सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री का गुणवत्ता प्रबंधन

लिथियम बैटरी के लिए सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री का गुणवत्ता प्रबंधन

लिथियम-आयन बैटरियों का प्रदर्शन सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की गुणवत्ता से निकटता से संबंधित है।

यह आलेख सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों के कई विफलता रूपों का परिचय देता है जो लिथियम-आयन बैटरी के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं, जैसे धातु विदेशी वस्तुओं के साथ मिश्रण, अत्यधिक नमी और खराब बैच स्थिरता। यह इन विफलताओं के कारण बैटरी के प्रदर्शन को होने वाले गंभीर नुकसान को स्पष्ट करता है, और बताता है कि गुणवत्ता प्रबंधन के नजरिए से इन विफलताओं से कैसे बचा जाए, गुणवत्ता की समस्याओं को रोकने और लिथियम-आयन बैटरी की गुणवत्ता में सुधार के लिए मजबूत गारंटी प्रदान की जाती है।

जैसा कि हम सभी जानते हैं, कैथोड सामग्री लिथियम आयन बैटरी की प्रमुख मुख्य सामग्रियों में से एक है, और इसका प्रदर्शन सीधे लिथियम आयन बैटरी के प्रदर्शन संकेतकों को प्रभावित करता है। वर्तमान में, लिथियम आयन बैटरी की विपणन कैथोड सामग्री में लिथियम कोबालेट, लिथियम मैंगनेट, लिथियम आयरन फॉस्फेट, टर्नरी सामग्री और अन्य उत्पाद शामिल हैं।

लिथियम-आयन बैटरी के लिए अन्य कच्चे माल की तुलना में, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की विविधता अधिक विविध है, उत्पादन प्रक्रिया भी अधिक जटिल है, और गुणवत्ता विफलता का जोखिम अधिक है, इस प्रकार उच्च गुणवत्ता प्रबंधन आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है। यह आलेख सामग्री उपयोगकर्ताओं के दृष्टिकोण से लिथियम-आयन बैटरी के लिए सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के सामान्य विफलता रूपों और संबंधित निवारक उपायों पर चर्चा करता है।

1. धातु की विदेशी वस्तुएं सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री में मिश्रित होती हैं

जब कैथोड सामग्री में लोहा (Fe), तांबा (Cu), क्रोमियम (Cr), निकल (Ni), जस्ता (Zn), चांदी (Ag) और अन्य धातु की अशुद्धियाँ होती हैं, जब निर्माण चरण में वोल्टेज होता है बैटरी इन धातु तत्वों के ऑक्सीकरण और कमी की क्षमता तक पहुंचती है, इन धातुओं को पहले सकारात्मक ध्रुव में ऑक्सीकरण किया जाएगा और फिर नकारात्मक ध्रुव में कम किया जाएगा। जब नकारात्मक ध्रुव पर धातु तत्व एक निश्चित सीमा तक जमा हो जाते हैं, तो जमा धातु के कठोर किनारे और कोने डायाफ्राम को छेद देंगे, जिससे बैटरी का स्वत: निर्वहन हो जाएगा।

स्व-निर्वहन का लिथियम-आयन बैटरियों पर घातक प्रभाव पड़ सकता है, इसलिए स्रोत से धातु की विदेशी वस्तुओं के प्रवेश को रोकना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों के लिए कई उत्पादन प्रक्रियाएं हैं, और विनिर्माण प्रक्रिया के हर चरण में धातु की विदेशी वस्तुओं को पेश किए जाने का जोखिम है। यह उपकरण स्वचालन स्तर और सामग्री आपूर्तिकर्ताओं के ऑन-साइट गुणवत्ता प्रबंधन स्तर के लिए उच्च आवश्यकताओं को सामने रखता है। हालाँकि, लागत की कमी के कारण सामग्री आपूर्तिकर्ताओं के पास अक्सर उपकरण स्वचालन का स्तर कम होता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादन और विनिर्माण प्रक्रियाओं में अधिक ब्रेकप्वाइंट होते हैं, और अनियंत्रित जोखिमों में वृद्धि होती है।

इसलिए, स्थिर बैटरी प्रदर्शन सुनिश्चित करने और स्व-निर्वहन को रोकने के लिए, बैटरी निर्माताओं को पांच पहलुओं से धातु की विदेशी वस्तुओं की शुरूआत को रोकने के लिए सामग्री आपूर्तिकर्ताओं को बढ़ावा देना चाहिए: मानव, मशीन, सामग्री, विधि और पर्यावरण।

कार्मिक नियंत्रण से शुरू करते हुए, कर्मचारियों को कार्यशाला में धातु की विदेशी वस्तुओं को ले जाने, गहने पहनने और कार्यशाला में प्रवेश करते समय काम के कपड़े, जूते और दस्ताने पहनने से प्रतिबंधित किया जाना चाहिए ताकि पाउडर के संपर्क में आने से पहले धातु की विदेशी वस्तुओं के संपर्क से बचा जा सके। एक पर्यवेक्षण और निरीक्षण तंत्र स्थापित करना, कर्मचारियों में गुणवत्ता के प्रति जागरूकता पैदा करना और उन्हें सचेत रूप से कार्यशाला के माहौल का अनुपालन करना और बनाए रखना।

उत्पादन उपकरण विदेशी वस्तुओं के परिचय के लिए मुख्य कड़ी है, जैसे कि सामग्री के संपर्क में आने वाले उपकरण घटकों और उपकरणों पर जंग और अंतर्निहित सामग्री घिसाव; उपकरण के घटक और उपकरण जो सामग्री के सीधे संपर्क में नहीं आते हैं, और कार्यशाला में वायु प्रवाह के कारण धूल चिपक जाती है और सामग्री में तैरती रहती है। प्रभाव की डिग्री के अनुसार, विभिन्न उपचार विधियों को अपनाया जा सकता है, जैसे पेंटिंग, गैर-धातु सामग्री कोटिंग्स (प्लास्टिक, सिरेमिक) के साथ बदलना, और नंगे धातु घटकों को लपेटना। प्रबंधकों को संबंधित नियमों और विनियमों को भी स्थापित करना चाहिए ताकि स्पष्ट रूप से परिभाषित किया जा सके कि धातु की विदेशी वस्तुओं का प्रबंधन कैसे किया जाए, एक चेकलिस्ट स्थापित की जाए और संभावित समस्याओं को रोकने के लिए कर्मचारियों को नियमित निरीक्षण करने की आवश्यकता हो।

कच्चे माल सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री में धातु विदेशी वस्तुओं का प्रत्यक्ष स्रोत हैं। खरीदे गए कच्चे माल में धातु विदेशी वस्तुओं की सामग्री पर नियम होने चाहिए। कारखाने में प्रवेश करने के बाद यह सुनिश्चित करने के लिए सख्त निरीक्षण किया जाना चाहिए कि उनकी सामग्री निर्दिष्ट सीमा के भीतर है। यदि कच्चे माल में धातु की अशुद्धियों की मात्रा मानक से अधिक हो जाती है, तो बाद की प्रक्रियाओं में उन्हें निकालना मुश्किल होता है।

धातु की विदेशी वस्तुओं को हटाने के लिए, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के उत्पादन में विद्युत चुम्बकीय लोहे को हटाना एक आवश्यक प्रक्रिया बन गई है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक आयरन रिमूवल मशीनों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन यह उपकरण तांबे और जस्ता जैसे गैर-चुंबकीय धातु पदार्थों पर काम नहीं करता है। इसलिए कार्यशाला में तांबे और जस्ता घटकों के उपयोग से बचना चाहिए। यदि आवश्यक हो, तो पाउडर के सीधे संपर्क या हवा के संपर्क से बचने की भी सिफारिश की जाती है। इसके अलावा, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक आयरन रिमूवर की स्थापना स्थिति, इंस्टॉलेशन की संख्या और पैरामीटर सेटिंग्स का भी आयरन हटाने के प्रभाव पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है।

कार्यशाला के वातावरण को सुनिश्चित करने और कार्यशाला में सकारात्मक दबाव प्राप्त करने के लिए, बाहरी धूल और प्रदूषणकारी सामग्रियों को कार्यशाला में प्रवेश करने से रोकने के लिए डबल दरवाजे और एयर शॉवर दरवाजे स्थापित करना भी आवश्यक है। साथ ही, कार्यशाला के उपकरण और इस्पात संरचनाओं को जंग लगने से बचाना चाहिए, और जमीन को भी रंगना चाहिए और नियमित रूप से विचुम्बकित करना चाहिए।

2. सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की नमी की मात्रा मानक से अधिक है

सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री ज्यादातर माइक्रोन या नैनोस्केल कण होते हैं, जो हवा से नमी को अवशोषित करना आसान होते हैं, विशेष रूप से उच्च नी सामग्री वाली टर्नरी सामग्री। सकारात्मक इलेक्ट्रोड पेस्ट तैयार करते समय, यदि सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री में पानी की मात्रा अधिक है, तो घोल मिश्रण प्रक्रिया के दौरान एनएमपी द्वारा पानी को अवशोषित करने के बाद पीवीडीएफ की घुलनशीलता कम हो जाएगी, जिससे पेस्ट जेल जेली बन जाएगा, जिससे प्रसंस्करण प्रदर्शन प्रभावित होगा। बैटरी बनाने के बाद, इसकी क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध, परिसंचरण और आवर्धन प्रभावित होगा, इसलिए धातु विदेशी वस्तुओं की तरह सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की नमी सामग्री, एक महत्वपूर्ण नियंत्रण परियोजना होनी चाहिए।

उत्पादन लाइन उपकरण का स्वचालन स्तर जितना अधिक होगा, हवा में पाउडर का एक्सपोज़र समय उतना ही कम होगा, और कम पानी डाला जाएगा। उपकरण स्वचालन में सुधार के लिए सामग्री आपूर्तिकर्ताओं को बढ़ावा देना, जैसे पूर्ण पाइपलाइन परिवहन प्राप्त करना, पाइपलाइन ओस बिंदुओं की निगरानी करना और स्वचालित लोडिंग और अनलोडिंग प्राप्त करने के लिए रोबोटिक हथियार स्थापित करना, नमी की शुरूआत को रोकने में बहुत योगदान देता है। हालाँकि, कुछ सामग्री आपूर्तिकर्ता फ़ैक्टरी डिज़ाइन या लागत के दबाव से सीमित होते हैं, और जब उपकरण स्वचालन अधिक नहीं होता है और विनिर्माण प्रक्रिया में कई ब्रेकप्वाइंट होते हैं, तो पाउडर के एक्सपोज़र समय को सख्ती से नियंत्रित करना आवश्यक है। स्थानांतरण प्रक्रिया के दौरान पाउडर के लिए नाइट्रोजन से भरे बैरल का उपयोग करना सबसे अच्छा है।
उत्पादन कार्यशाला का तापमान और आर्द्रता भी एक प्रमुख नियंत्रण संकेतक है, और सैद्धांतिक रूप से, ओस बिंदु जितना कम होगा, उतना ही अनुकूल होगा। अधिकांश सामग्री आपूर्तिकर्ता सिंटरिंग प्रक्रिया के बाद नमी नियंत्रण पर ध्यान केंद्रित करते हैं। उनका मानना ​​है कि लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस का सिंटरिंग तापमान पाउडर की अधिकांश नमी को हटा सकता है। जब तक सिंटरिंग प्रक्रिया से लेकर पैकेजिंग चरण तक नमी के प्रवेश को सख्ती से नियंत्रित किया जाता है, तब तक यह मूल रूप से यह सुनिश्चित कर सकता है कि सामग्री की नमी की मात्रा मानक से अधिक न हो।

बेशक, इसका मतलब यह नहीं है कि सिंटरिंग प्रक्रिया से पहले नमी को नियंत्रित करने की कोई आवश्यकता नहीं है, क्योंकि यदि पिछली प्रक्रिया में बहुत अधिक नमी पेश की जाती है, तो सिंटरिंग दक्षता और सामग्री की सूक्ष्म संरचना प्रभावित होगी। इसके अलावा, पैकेजिंग विधि भी बहुत महत्वपूर्ण है। अधिकांश सामग्री आपूर्तिकर्ता वैक्यूम पैकेजिंग के लिए एल्यूमीनियम प्लास्टिक बैग का उपयोग करते हैं, जो वर्तमान में सबसे किफायती और प्रभावी तरीका प्रतीत होता है।

बेशक, विभिन्न सामग्री डिज़ाइनों में जल अवशोषण में महत्वपूर्ण अंतर भी हो सकते हैं, जैसे कोटिंग सामग्री और विशिष्ट सतह क्षेत्र में अंतर, जो उनके जल अवशोषण को प्रभावित कर सकता है। हालांकि कुछ सामग्री आपूर्तिकर्ता विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान नमी के प्रवेश को रोकते हैं, लेकिन सामग्रियों में पानी को आसानी से अवशोषित करने की विशेषता होती है, जिससे इलेक्ट्रोड प्लेटों में बनने के बाद नमी को सुखाना बेहद मुश्किल हो जाता है, जो बैटरी निर्माताओं के लिए परेशानी का कारण बनता है। इसलिए, नई सामग्री विकसित करते समय, जल अवशोषण और उच्च सार्वभौमिकता वाली सामग्रियों के विकास के मुद्दे पर विचार किया जाना चाहिए, जो आपूर्ति और मांग दोनों के लिए बहुत फायदेमंद है।

3. 3 सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की खराब बैच स्थिरता

बैटरी निर्माताओं के लिए, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के बैचों के बीच अंतर जितना कम होगा और बेहतर स्थिरता होगी, तैयार बैटरी का प्रदर्शन उतना ही अधिक स्थिर हो सकता है। जैसा कि हम सभी जानते हैं, लिथियम आयरन फॉस्फेट कैथोड सामग्री का एक मुख्य नुकसान खराब बैच स्थिरता है। लुगदी बनाने की प्रक्रिया में, घोल के प्रत्येक बैच की चिपचिपाहट और ठोस सामग्री बड़े बैच के उतार-चढ़ाव के कारण अस्थिर होती है, जिससे उपयोगकर्ताओं को परेशानी होती है और अनुकूलन के लिए निरंतर प्रक्रिया समायोजन की आवश्यकता होती है।

उत्पादन उपकरणों की स्वचालन डिग्री में सुधार लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री की बैच स्थिरता में सुधार करने का मुख्य साधन है। हालाँकि, वर्तमान में, घरेलू लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री आपूर्तिकर्ताओं की उपकरण स्वचालन डिग्री आम तौर पर कम है, तकनीकी स्तर और गुणवत्ता प्रबंधन क्षमता अधिक नहीं है, और प्रदान की गई सामग्रियों में विभिन्न डिग्री की बैच अस्थिरता समस्याएं हैं। उपयोगकर्ताओं के दृष्टिकोण से, यदि बैच अंतर को समाप्त नहीं किया जा सकता है, तो हम आशा करते हैं कि बैच का वजन जितना बड़ा होगा, उतना बेहतर होगा, बशर्ते कि एक ही बैच में सामग्री एक समान और स्थिर हो।

इसलिए इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, लौह लिथियम सामग्री आपूर्तिकर्ता अक्सर तैयार उत्पाद बनाने के बाद एक मिश्रण प्रक्रिया जोड़ते हैं, जो सामग्री के कई बैचों को समान रूप से मिश्रण करना है। मिक्सिंग केतली का आयतन जितना बड़ा होगा, उसमें उतनी ही अधिक सामग्री होगी और मिश्रित बैच की मात्रा भी उतनी ही अधिक होगी।

कण आकार, विशिष्ट सतह क्षेत्र, नमी, पीएच मान और लौह लिथियम सामग्री के अन्य संकेतक उत्पादित घोल की चिपचिपाहट को प्रभावित कर सकते हैं। हालाँकि, इन संकेतकों को अक्सर एक निश्चित सीमा के भीतर सख्ती से नियंत्रित किया जाता है, और घोल के बैचों के बीच चिपचिपाहट में अभी भी महत्वपूर्ण अंतर हो सकता है। बैच उपयोग के दौरान विसंगतियों को रोकने के लिए, अक्सर उत्पादन सूत्र का अनुकरण करना और उन्हें उपयोग में लाने से पहले कुछ घोल चिपचिपापन परीक्षण तैयार करना आवश्यक होता है, और आवश्यकताओं को पूरा करने के बाद ही उन्हें उपयोग में लाया जा सकता है, लेकिन अगर बैटरी निर्माता आचरण करते हैं प्रत्येक उत्पादन से पहले परीक्षण करने से उत्पादन क्षमता बहुत कम हो जाएगी, इसलिए वे इस काम को सामग्री आपूर्तिकर्ता को भेज देंगे और सामग्री आपूर्तिकर्ता से परीक्षण पूरा करने और शिपिंग से पहले आवश्यकताओं को पूरा करने की आवश्यकता होगी।

बेशक, प्रौद्योगिकी की प्रगति और सामग्री आपूर्तिकर्ताओं की प्रक्रिया क्षमताओं में सुधार के साथ, भौतिक गुणों का फैलाव छोटा और छोटा होता जा रहा है, और शिपमेंट से पहले चिपचिपाहट के परीक्षण के चरण को छोड़ा जा सकता है। स्थिरता में सुधार के लिए ऊपर उल्लिखित उपायों के अलावा, हमें बैच अस्थिरता को कम करने और गुणवत्ता संबंधी समस्याओं को होने से रोकने के लिए गुणवत्ता उपकरणों का भी उपयोग करना चाहिए। मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं से शुरू करते हैं।

(1) संचालन प्रक्रियाएँ स्थापित करना।

किसी उत्पाद की अंतर्निहित गुणवत्ता डिज़ाइन और निर्मित दोनों होती है। इसलिए, उत्पाद की गुणवत्ता को नियंत्रित करने के लिए ऑपरेटर कैसे काम करते हैं यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, और विस्तृत और विशिष्ट ऑपरेटिंग मानक स्थापित किए जाने चाहिए।

(2)सीटीक्यू की पहचान।

उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले प्रमुख संकेतकों और प्रक्रियाओं की पहचान करें, इन प्रमुख नियंत्रण संकेतकों की निगरानी करें और संबंधित आपातकालीन प्रतिक्रिया उपाय विकसित करें। ऑर्थोफॉस्फोरिक एसिड रेलवे लाइन लिथियम आयरन फॉस्फेट की वर्तमान तैयारी की मुख्य धारा है। इसकी प्रक्रियाओं में बैचिंग, बॉल मिलिंग, सिंटरिंग, क्रशिंग, पैकेजिंग आदि शामिल हैं। बॉल मिलिंग प्रक्रिया को एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया के रूप में प्रबंधित किया जाना चाहिए, क्योंकि यदि बॉल मिलिंग के बाद प्राथमिक कण आकार की स्थिरता अच्छी तरह से नियंत्रित नहीं होती है, तो कण की स्थिरता तैयार उत्पाद का आकार प्रभावित होगा, जो सामग्री की बैच स्थिरता को प्रभावित करेगा।

(3) एसपीसी का उपयोग।

प्रमुख प्रक्रियाओं के प्रमुख विशिष्ट मापदंडों की एसपीसी वास्तविक समय की निगरानी का संचालन करें, असामान्य बिंदुओं का विश्लेषण करें, अस्थिरता के कारणों की पहचान करें, प्रभावी सुधारात्मक और निवारक उपाय करें और ग्राहक के पास दोषपूर्ण उत्पादों के प्रवाह को रोकें।

4. अन्य प्रतिकूल परिस्थितियाँ

घोल बनाते समय, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री को घोल टैंक में एक निश्चित अनुपात में सॉल्वैंट्स, चिपकने वाले और प्रवाहकीय एजेंटों के साथ समान रूप से मिलाया जाता है, और फिर पाइपलाइन के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है। सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री में बड़े कणों और विदेशी वस्तुओं को रोकने और कोटिंग की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए आउटलेट पर एक फिल्टर स्क्रीन स्थापित की जाती है। यदि सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री में बड़े कण होते हैं, तो यह फिल्टर स्क्रीन के बंद होने का कारण बनेगा। यदि बड़े कणों की संरचना अभी भी सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री ही है, तो यह केवल उत्पादन क्षमता को प्रभावित करेगी और बैटरी के प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करेगी, और ऐसे नुकसान को कम किया जा सकता है। लेकिन अगर इन बड़े कणों की संरचना अनिश्चित है और वे अन्य धातु की विदेशी वस्तुएं हैं, तो पहले से बना हुआ घोल पूरी तरह से नष्ट हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप भारी नुकसान होगा।

इस असामान्यता की घटना सामग्री आपूर्तिकर्ता के भीतर आंतरिक गुणवत्ता प्रबंधन मुद्दों के कारण होनी चाहिए। अधिकांश सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री स्क्रीनिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से उत्पादित की जाती हैं, और चाहे स्क्रीन क्षतिग्रस्त हो, समय पर निरीक्षण किया जाता है और प्रतिस्थापित किया जाता है। यदि स्क्रीन क्षतिग्रस्त है, तो रिसाव-रोधी उपाय नहीं हैं, और क्या फ़ैक्टरी निरीक्षण के दौरान बड़े कणों का पता चला है, इसमें अभी भी सुधार की आवश्यकता है।