Dalam bidang manufaktur baterai litium, peralatan yang tampak biasa namun krusial—kotak sarung tangan—kini menjadi alat inti untuk memastikan kinerja baterai dan mendorong terobosan teknologi. Kotak sarung tangan menciptakan lingkungan ultra-murni dengan mengisolasi kelembapan, oksigen, dan kotoran dari udara, memberikan jaminan yang andal untuk sintesis material elektroda, persiapan elektrolit, perakitan baterai, dan pengujian kinerja baterai litium. Artikel ini akan menganalisis nilai teknis dan logika aplikasi kotak sarung tangan baterai litium dari tiga aspek: definisi, fungsi inti, dan strategi pemilihan.
1、Apa itu LitiumKotak Sarung Tangan Baterai
Kotak sarung tangan baterai litium adalah perangkat yang sepenuhnya tertutup. Melalui bodi kotak baja tahan karat atau akrilik transparan, antarmuka pengoperasian sarung tangan, dan sistem pemurnian gas, kadar oksigen di dalamnya dikontrol kurang dari 1 ppm dan kadar air kurang dari 0,1 ppm. Struktur intinya meliputi:
· Bodi kotak tertutup dua lapis: Bodi kotak utama diisolasi dari kompartemen transisi, dan sebelum dioperasikan, siklus pemompaan vakum dan pengisian gas inert dilakukan untuk mengurangi risiko kontaminasi silang hingga 90%. Misalnya, pada tahap injeksi elektrolit baterai litium-ion, siklus pemurnian kompartemen transisi dapat mengurangi infiltrasi air dari nilai lingkungan (sekitar 20.000 ppm) menjadi kurang dari 0,1 ppm.
· Antarmuka pengoperasian sarung tangan: Dilengkapi dengan 2-4 sarung tangan nitril atau lateks, berdiameter 200 mm, yang mampu mengakomodasi peralatan eksperimen konvensional. Operator melakukan tindakan halus seperti pemotongan elektroda dan enkapsulasi melalui sarung tangan untuk menghindari kontak langsung dengan zat berbahaya.
· Sistem pemurnian: Saringan molekuler menyerap kelembapan, katalis menguraikan oksigen, dan penggunaan gabungan kipas sirkulasi menghasilkan pemurnian gas yang dinamis. Peralatan standar dapat mengurangi kadar oksigen dalam kotak berukuran 875mm×480mm×500mm dari 21% menjadi kurang dari 1 ppm dan kadar kelembapan dari nilai lingkungan menjadi kurang dari 0,1 ppm dalam waktu 2 jam.
2. Fungsi Inti
Perlindungan material: Memblokir rantai reaksi kimia
Itubahan elektrodaBaterai litium (seperti litium kobalt oksida, grafit) dan elektrolitnya sangat sensitif terhadap kelembapan dan oksigen. Misalnya, elektroda negatif logam litium akan membentuk litium oksida setelah terpapar udara hanya selama 10 menit, yang mengakibatkan hilangnya zat aktif; LiPF6 dalam elektrolit terurai setelah terpapar kelembapan menghasilkan HF, yang mengkorosi material elektroda dan merusak membran antarmuka elektrolit padat (SEI). Kotak sarung tangan mempertahankan kadar oksigen kurang dari 1 ppm dan kadar air kurang dari 0,1 ppm, sehingga meningkatkan masa pakai baterai dari 800 kali menjadi 1200 kali dan mengurangi laju penurunan kapasitas dari 8% per tahun menjadi 2%.
Presisi Proses: Meningkatkan Konsistensi Produksi
Dalam proses persiapan pasta elektroda, kotak sarung tangan mencegah zat aktif bereaksi dengan udara, memastikan keseragaman pasta, dan mengurangi deviasi ketebalan elektroda dari ±5 μm menjadi ±2 μm. Pada tahap perakitan baterai, kotak sarung tangan mendukung pengoperasian peralatan terpadu seperti mesin laminasi dan mesin injeksi, mengurangi biaya tenaga kerja per GWh dari 15 juta yuan menjadi 8 juta yuan, sekaligus meningkatkan tingkat hasil produk dari 88% menjadi 94%.
Kontrol Keselamatan: Mengurangi Risiko Proses
Pengelasan laser paduan titanium memerlukan isolasi oksigen untuk mencegah oksidasi dan kerapuhan las. Rumah baterai yang dilas di dalam kotak sarung tangan memiliki kekuatan tarik yang meningkat dari 600 MPa menjadi 800 MPa, dan kekuatan strukturalnya meningkat sebesar 30%. Dalam kemasan steril stent jantung, kotak sarung tangan, yang dipadukan dengan sistem filtrasi HEPA (efisiensi filtrasi partikel 99,97%), telah mengurangi tingkat kontaminasi mikroba dari 0,3% menjadi 0,01%, sehingga secara signifikan mengurangi risiko infeksi pascaoperasi.
3、Cara Memilih Kotak Sarung Tangan
Mencocokkan persyaratan lingkungan
Atmosfer gas: Kandungan oksigen dalam produksi baterai lithium-ion harus kurang dari 1 ppm dan kadar air harus kurang dari 0,1 ppm; untuk penelitian baterai solid-state, campuran argon dan karbon dioksida mungkin diperlukan.
Kontrol suhu dan kelembapan: Perlakuan suhu tinggi pada material elektroda membutuhkan lingkungan 300°C. Kotak sarung tangan perlu dilengkapi dengan modul pemanas listrik dan sistem pendingin cepat.
Kompatibilitas operasional
Ukuran kotak: Kecil (50×80×50 cm) cocok untuk analisis sampel; sedang (80×120×100 cm) mendukung persiapan dan perakitan elektroda; besar (120×180×150 cm) dapat mengintegrasikan mesin pengisian dan mesin laminasi untuk mencapai jalur produksi otomatis.
Bahan sarung tangan: Sarung tangan nitril tahan terhadap korosi kimia dan cocok untuk operasi elektrolit; sarung tangan lateks memiliki fleksibilitas tinggi dan cocok untuk operasi halus seperti pemotongan elektroda.
Verifikasi parameter kinerja
Kemampuan pemurnian: Laju aliran kipas sirkulasi harus ≥ 10 m³/jam dan mencapai lingkungan target dalam waktu 2 jam. Peralatan merek tertentu telah diukur dan ditemukan bahwa kotak berukuran 875mm×480mm×500mm dapat memurnikan dari nilai lingkungan ke nilai target hanya dalam 1,5 jam.
Kinerja penyegelan: Laju kebocoran harus < 0,05% vol/jam dan uji atenuasi tekanan harus menunjukkan penurunan ≤ 0,03% dalam 24 jam. Peralatan dengan desain vakum O-ring memiliki masa pakai penyegelan hingga 10 tahun atau lebih.
