Studium przypadku nr 01: Pęknięcie rolki już po dwóch miesiącach produkcji NCM
Producent materiału katodowego zgłosił przedwczesną awarię kilku rodów rolkowych z węglanu krzemu działających w piecu produkcyjnym NCM.
Rolki zostały zainstalowane zaledwie dwa miesiące wcześniej, znacznie poniżej oczekiwanej długości użytkowania.
Na pierwszy rzut oka klient podejrzewał problem jakości materiału.
Jednak szczegółowe dochodzenie ujawniło inną historię.
Typowe warunki pieca obejmują:
- Temperatura: 700-800°C
- Kontynuacja pracy
- Atmosfera zawierająca lit
- Produkcja materiału katodowego NCM
Rulki pokazały:
- Zmiana koloru powierzchni
- Lokalna korozja
- Zmniejszenie wytrzymałości
- Przedwczesne złamanie
Badanie mikroskopowe wykazało, że uszkodzenia były skoncentrowane w pobliżu powierzchni walca.
Zamiast zwykłego mechanicznego pękania, struktura wykazała dowody degradacji chemicznej.
Najbardziej dotknięte obszary odpowiadały regionom narażonym na działanie par zawierających lit.
Podstawowym mechanizmem awarii była korozja wywołana litium.
Przy podwyższonych temperaturach związki litu reagują z ochronną warstwą krzemianu na powierzchni SiC.
Reakcja wytworzyła silikaty litu, stopniowo niszcząc barierę ochronną.
Gdy ochrona powierzchni została naruszona:
- Korrozja przeniknięta do środka
- Zwiększona porowatość
- Zmniejszona wytrzymałość mechaniczna
W końcu, walcownik pękł pod normalnym obciążeniem.
Inne informacje:
Dlaczego LiOH jest bardziej żrący niż składniki SiC w piecach z akumulatorami litowymi?
Mechanizm korozji SiC warstwą po warstwie w środowiskach litowych
Klient wdrożył:
- Poprawa kontroli atmosfery
- Wzmocnione kontrole utrzymania
- Komponenty SSiC o wyższej gęstości
Zmiany te znacząco poprawiły żywotność walców.
W produkcji baterii litowych awaria walców nie zawsze jest problemem mechanicznym.
Rozkład chemiczny może rozpocząć się na długo przed pojawieniem się widocznych uszkodzeń.
