Gevalstudie nr. 01: Rollerfractuur na slechts twee maanden in NCM-productie
Een producent van kathodemateriaal meldde voortijdig falen van verschillende rolstaven van siliciumcarbide die in een NCM-productieoven werkten.
De walsen waren slechts twee maanden eerder geïnstalleerd, aanzienlijk minder dan de verwachte levensduur.
Op het eerste gezicht vermoedde de klant een probleem met de materiële kwaliteit.
Uit gedetailleerd onderzoek kwam echter een ander verhaal naar voren.
Typische ovenomstandigheden omvatten:
- Temperatuur: 700–800°C
- Continue werking
- Lithiumhoudende atmosfeer
- Productie van NCM-kathodemateriaal
De rollen lieten zien:
- Verkleuring van het oppervlak
- Gelokaliseerde corrosie
- Vermindering van kracht
- Voortijdige breuk
Uit microscopisch onderzoek bleek dat de schade zich concentreerde nabij het walsoppervlak.
In plaats van eenvoudig mechanisch scheuren vertoonde de structuur tekenen van chemische degradatie.
De meest getroffen gebieden kwamen overeen met gebieden die waren blootgesteld aan lithiumhoudende dampen.
Het primaire faalmechanisme was door lithium geïnduceerde corrosie.
Bij verhoogde temperaturen reageerden lithiumverbindingen met de beschermende silicalaag op het SiC-oppervlak.
De reactie genereerde lithiumsilicaten, waardoor de beschermende barrière geleidelijk werd vernietigd.
Zodra de oppervlaktebescherming in gevaar is gekomen:
- Corrosie drong naar binnen
- De porositeit nam toe
- De mechanische sterkte nam af
Uiteindelijk brak de rol onder normale bedrijfsbelastingen.
Gerelateerde literatuur:
Waarom is LiOH corrosiever voor SiC-componenten in lithiumbatterijovens?
Laag-voor-laag corrosiemechanisme van SiC in lithiumomgevingen
De klant implementeerde:
- Verbeterde sfeercontrole
- Verbeterde onderhoudsinspecties
- SSiC-componenten met hogere dichtheid
Deze veranderingen hebben de levensduur van de rol aanzienlijk verbeterd.
Bij de productie van lithiumbatterijen is het falen van de rollen niet altijd een mechanisch probleem.
Chemische afbraak kan al beginnen lang voordat zichtbare schade optreedt.
