ในการผลิตวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียม saggers ทำงานภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยอย่างยิ่ง รวมไปถึง:
- อุณหภูมิสูง
- การหมุนเวียนความร้อนซ้ำแล้วซ้ำอีก
- การสัมผัสไออัลคาไล
- ความเครียดในการโหลดผง
- ออกซิเดชันในระยะยาว
ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ความล้มเหลวหลายประการที่ดูเหมือนจะเป็น "ปัญหาการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว" จริงๆ แล้วมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับคุณลักษณะวัสดุหลักประการหนึ่ง:
ในการดำเนินงานเตาเผาจริง saggers ที่มีความพรุนสูงกว่ามักจะแสดง:
- การเสื่อมสภาพของพื้นผิวเร็วขึ้น
- การแทรกซึมของผง
- มุมแตก
- ช่วงล่างอ่อนตัวลง
- อายุการใช้งานสั้นลง
บทความนี้จะอธิบายว่าทำไมความพรุนต่ำจึงเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่กำหนดความน่าเชื่อถือในระยะยาว
ความพรุนหมายถึงช่องว่างขนาดเล็กมากภายในโครงสร้างเซรามิก
ในเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ รูพรุนเหล่านี้อาจทำหน้าที่เป็นช่องทางสำหรับ:
- การเจาะก๊าซ
- การโจมตีด้วยไออัลคาไล
- การแทรกซึมของเฟสหลอมเหลว
- ออกซิเดชัน
- การแพร่กระจายของรอยแตก
แม้ว่ารูขุมขนจะมองไม่เห็นบนพื้นผิว ความพรุนที่เชื่อมต่อถึงกันภายในอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อความทนทานในระยะยาว
สำหรับการใช้งานเฟอร์นิเจอร์เตาเผา ความแตกต่างระหว่าง:
- เปิดรูพรุน
- ความพรุนแบบปิด
- ความพรุนใกล้ศูนย์
มักจะกำหนดความเสถียรของโครงสร้างหลังจากการหมุนเวียนด้วยความร้อนเป็นเวลานาน
ในการผลิตแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียม โดยเฉพาะระบบนิกเกิลสูง บรรยากาศเตาเผาอาจมี:
- สารประกอบลิเธียม
- ไออัลคาไล
- โลหะออกไซด์
- ผลพลอยได้จากปฏิกิริยา
โครงสร้างที่มีรูพรุนทำให้สารเหล่านี้สามารถแทรกซึมเข้าไปในตัวเซรามิกได้ลึกยิ่งขึ้น
เมื่อการเจาะเพิ่มขึ้น:
- ขอบเขตของเมล็ดข้าวอ่อนลง
- เร่งการเกิดออกซิเดชัน
- การขยายตัวที่ไม่ตรงกันในท้องถิ่นพัฒนาขึ้น
- รอยแตกขนาดเล็กภายในเริ่มต้นขึ้น
การย่อยสลายนี้มักจะเกิดขึ้นทีละน้อยและตรวจพบได้ยากตั้งแต่เนิ่นๆ
รูขุมขนทำหน้าที่เป็นจุดรวมความเครียด
ในระหว่างรอบการทำความร้อนและความเย็น:
- การไล่ระดับความร้อนเฉพาะที่จะเกิดขึ้นรอบๆ บริเวณรูพรุน
- การขยายตัวไม่สม่ำเสมอ
- ความเครียดแรงดึงสะสม
เมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้นำไปสู่:
- มุมแตก
- การบิ่นขอบ
- ด้านล่างแตก
- ความเหนื่อยล้าของโครงสร้าง
ผลกระทบนี้จะรุนแรงมากขึ้นในเตาเผาขนาดใหญ่และเตาเผาที่เย็นเร็ว
ที่อุณหภูมิสูง เซรามิกที่มีรูพรุนมักจะแสดง:
- ความแข็งลดลง
- ความสามารถในการรับน้ำหนักลดลง
- การเสียรูปคืบเร็วขึ้น
สิ่งนี้อาจนำไปสู่:
- ความหย่อนคล้อยด้านล่าง
- การบิดเบือนผนัง
- การกระจายตัวของผงไม่สม่ำเสมอ
- ความไม่มั่นคงของการซ้อน
แม้แต่การเสียรูปเล็กน้อยก็อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของเตาเผาได้อย่างมาก
ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีความพรุนต่ำช่วยลดเส้นทางภายในลงอย่างมากสำหรับ:
- การซึมผ่านของไอ
- การแทรกซึมของเฟสหลอมเหลว
- ออกซิเดชันภายใน
เป็นผลให้:
- การโจมตีด้วยสารเคมียังคงอยู่ใกล้ผิวน้ำ
- โครงสร้างภายในยังคงมีเสถียรภาพ
- การแพร่กระจายของรอยแตกช้าลง
โครงสร้างที่หนาแน่นจะกระจายความเครียดจากความร้อนได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้น
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่มีรูพรุน เซรามิกที่มีความพรุนต่ำจะให้:
- ความเข้มข้นของความเครียดลดลง
- ลดการเริ่มต้นของรอยแตกขนาดเล็ก
- ปรับปรุงความต้านทานความเหนื่อยล้าจากความร้อน
สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งในระหว่าง:
- ระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว
- รอบการปิดเครื่อง
- การเริ่ม-หยุดเตาเผาบ่อยครั้ง
ความพรุนต่ำดีขึ้น:
- การรักษาความแข็งของโครงสร้าง
- ต้านทานการคืบคลาน
- ความเสถียรที่อุณหภูมิสูง
สำหรับการผลิตวัสดุแบตเตอรี่ ผลลัพธ์ที่ได้คือ:
- เรขาคณิตมีเสถียรภาพมากขึ้น
- ความสม่ำเสมอในการซ้อนที่ดีขึ้น
- อายุการใช้งานยาวนานขึ้น
การผลิตแคโทดนิกเกิลสูงจะสร้างสภาพแวดล้อมเตาเผาที่รุนแรงกว่าระบบ LFP
ในสภาวะเหล่านี้ รอยย่นที่มีรูพรุนอาจเกิดจาก:
- การเจาะลิเธียมเร็วขึ้น
- การกัดกร่อนของอัลคาไลที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น
- เร่งการเสื่อมสภาพของพื้นผิว
- ความเสียหายที่ขอบอย่างรุนแรง
นี่คือเหตุผลว่าทำไมซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกไร้ความดัน (SSiC) จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีรูพรุนแบบเปิดที่ต่ำมากจะช่วยลดกลไกการย่อยสลายเหล่านี้ให้เหลือน้อยที่สุด
ความล้มเหลวของ Sagger ไม่ค่อยเกิดจากเหตุการณ์โอเวอร์โหลดเพียงครั้งเดียว
แต่มักจะเป็นผลมาจากการย่อยสลายในระยะยาวที่เกิดจาก:
- การซึมผ่านของสารเคมี
- ออกซิเดชัน
- การปั่นจักรยานด้วยความร้อน
- ความเครียดสะสม
ความพรุนส่งผลโดยตรงต่อกลไกทั้งหมดนี้
ดังนั้น ความพรุนต่ำจึงไม่ควรมองว่าเป็นข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุเท่านั้น แต่ถือเป็นพารามิเตอร์ทางวิศวกรรมที่สำคัญที่ส่งผลต่อ:
- ความน่าเชื่อถือทางความร้อน
- ความต้านทานการกัดกร่อน
- เสถียรภาพของโครงสร้าง
- อายุการใช้งาน
ความพรุนต่ำมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของซิลิคอนคาร์ไบด์ภายใต้สภาวะเตาเผาที่มีความต้องการสูง
โครงสร้างซิลิคอนคาร์ไบด์หนาแน่นช่วยลด:
- การซึมผ่านของสารเคมี
- ความเข้มข้นของความเครียดจากความร้อน
- ความเสียหายจากการเกิดออกซิเดชัน
- การเสียรูปในระยะยาว
สำหรับการผลิตวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมที่อุณหภูมิสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้งานแคโทดนิกเกิลสูง ซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกแบบไม่มีรูพรุนต่ำมอบข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านความเสถียรและความทนทานในระยะยาว
มณฑลส่านซี Kegu ใหม่วัสดุเทคโนโลยี Co., Ltd.เชี่ยวชาญด้านส่วนประกอบซิลิกอนคาร์ไบด์เผาผนึกไร้แรงดัน (SSiC) สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง รวมถึงเฟอร์นิเจอร์เตาเผา ลูกกลิ้ง คาน และซี่ที่ใช้ในการผลิตวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียม
ซิลิกอนคาร์ไบด์แซ็กเกอร์ (SSiC)
โครงสร้างความพรุนต่ำ
มีเสถียรภาพทางความร้อนสูง
เหมาะสำหรับระบบเตาเผาแบตเตอรี่ลิเธียม
