เหตุใด LiOH จึงกัดกร่อนส่วนประกอบ SiC ในเตาเผาแบตเตอรี่ลิเธียมมากกว่า

ในการผลิตวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจาก:

• ความเสถียรที่อุณหภูมิสูง
• ความแข็งแรงทางกลที่ดีเยี่ยม
• ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดี

อย่างไรก็ตาม ประสบการณ์ภาคสนามแสดงให้เห็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแหล่งลิเธียมทั่วไปสองแหล่ง:

• Li₂CO₃ (ลิเธียมคาร์บอเนต)
• LiOH (ลิเธียมไฮดรอกไซด์)

ในระบบเตาเผาหลายแห่ง:

สภาพแวดล้อม LiOH ทำให้เกิดการกัดกร่อนเร็วขึ้นมากและมีอายุการใช้งานของส่วนประกอบ SiC สั้นลง

บทความนี้อธิบายว่าเหตุใด LiOH จึงก้าวร้าวต่อวัสดุ SiC มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการผลิต NCM ที่มีอุณหภูมิสูง

การผลิต LFP (LiFePO₄) โดยทั่วไปจะใช้:

• Li₂CO₃ เป็นแหล่งลิเธียม
• บรรยากาศการกัดกร่อนที่ต่ำกว่า
• ปฏิกิริยาเคมีปานกลาง

ประสิทธิภาพของลูกกลิ้งที่สังเกตได้:

• การดำเนินงานที่มั่นคง
• การสะสมพื้นผิวเท่านั้น
• อายุการใช้งานสูงสุด ~ 2 ปี

การผลิต NCM มักใช้:

• LiOH เป็นแหล่งลิเธียม
• บรรยากาศออกซิไดซ์
• สภาพแวดล้อมของก๊าซปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง

ปัญหาที่สังเกตได้:

• การหลุดร่อนของพื้นผิวอย่างรุนแรง
• การลดความหนาแน่น
• การเสื่อมสภาพของโครงสร้างภายใน
• ลูกกลิ้งแตกหักภายในไม่กี่เดือน

กรณีศึกษาที่เกี่ยวข้อง:

• จะปรับปรุงอายุการใช้งานลูกกลิ้ง SiC ในการผลิต NCM ได้อย่างไร

สาเหตุหลักที่ LiOH มีฤทธิ์กัดกร่อนมากกว่าคือ:

LiOH จะมีปฏิกิริยาสูงที่อุณหภูมิสูง

เปรียบเทียบกับ Li₂CO₃:

LiOH สลายตัวได้ง่ายขึ้นและผลิต:

• สายพันธุ์ลิเธียมที่ทำปฏิกิริยา
• สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเข้มข้น
• สารประกอบลิเธียมหลอมเหลว

สิ่งเหล่านี้เร่งการทำลายชั้นป้องกันออกไซด์บนพื้นผิว SiC

ที่อุณหภูมิสูง SiC จะออกซิไดซ์ตามธรรมชาติ:

$สฉันค+โอ2\to สฉันโอ2$

เริ่มแรกเลเยอร์ SiO₂ ที่ได้จะทำหน้าที่เป็น:

• อุปสรรคการป้องกัน
• ชั้นต้านทานการแพร่กระจาย

ภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง ชั้นนี้จะชะลอการกัดกร่อนเพิ่มเติม

LiOH โจมตีชั้น SiO₂ อย่างรุนแรง

ที่อุณหภูมิสูง:

LiOH สลายตัวและสร้างสายพันธุ์ลิเธียมออกไซด์

สิ่งเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับ SiO₂:

$สฉันโอ2+ลฉัน2โอ\to ลฉัน2สฉันโอ3$

ปฏิกิริยานี้ทำให้เกิด:

• ลิเธียมซิลิเกต
• ระยะปฏิกิริยาหลอมเหลว
• การละลายชั้นป้องกันอย่างต่อเนื่อง

เป็นผลให้:

ชั้นป้องกัน SiO₂ ไม่สามารถคงความเสถียรได้

เขตอุณหภูมินี้เป็นอันตรายอย่างยิ่งเนื่องจาก:

ลิเธียมซิลิเกตเริ่มอ่อนตัวลงและละลายบางส่วน

เฟสหลอมเหลว:

• ละลายชั้นป้องกันออกไซด์
• แทรกซึมเข้าไปในขอบเขตของเมล็ดพืช
• เร่งการขนส่งสารเคมี
• เพิ่มอัตราการกัดกร่อนภายใน

สิ่งนี้อธิบายว่าทำไมจึงมักพบการกัดกร่อนอย่างรุนแรงใน:

• โซนเปลี่ยนผ่านเตาเผา NCM
• ลูกกลิ้งบริเวณอุณหภูมิปานกลาง
• สภาพแวดล้อมลิเธียมที่มีปฏิกิริยาสูง

เปรียบเทียบกับ LiOH:

Li₂CO₃:

• สลายตัวรุนแรงน้อยลง
• ผลิตลิเธียมสายพันธุ์ที่มีปฏิกิริยาน้อย
• ก่อให้เกิดเฟสหลอมเหลวได้น้อยลง

เป็นผลให้:

• การกัดกร่อนเกิดขึ้นช้ากว่า
• SiO₂ ป้องกันยังคงมีเสถียรภาพมากขึ้น
• การเจาะภายในลดลง

นี่คือเหตุผล:

ระบบเตาเผา LFP มักจะมีอายุการใช้งานของลูกกลิ้งนานกว่ามาก

เมื่อชั้นป้องกันล้มเหลว:

สารประกอบลิเธียมหลอมเหลวแทรกซึมเข้าไปในโครงสร้าง SiC

กระบวนการนี้กลายเป็น:

ผลกระทบที่สังเกตได้ ได้แก่ :

• มีความพรุนเพิ่มขึ้น
• ขอบเขตของเมล็ดข้าวอ่อนลง
• การลดความหนาแน่น
• การสูญเสียความแข็งแรงทางกล

ในที่สุดก็นำไปสู่:

• ขอบแตก
• การสลายตัวของโครงสร้าง
• การแตกหักของลูกกลิ้ง

ซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกไร้แรงดัน (SSiC) หนาแน่นให้ความต้านทานที่ดีขึ้นเนื่องจากมี:

• ความพรุนแบบเปิดใกล้ศูนย์
• ไม่มีเฟสซิลิคอนอิสระ
• โครงสร้างจุลภาคหนาแน่น

ข้อจำกัดนี้:

• การเจาะเฟสหลอมเหลว
• เส้นทางการแพร่กระจายภายใน
• การโจมตีขอบเขตเกรน

ลิงค์สินค้า:

• แท่งลูกกลิ้ง SiC เผาผนึกไร้แรงดันสำหรับเตาเผาแบตเตอรี่ลิเธียม

SiC ที่เกิดพันธะกับปฏิกิริยา (RB-SiC) ประกอบด้วย:

• ซิลิคอนไร้สารตกค้าง
• ความพรุนแบบเปิดที่สูงขึ้น

เฟสซิลิคอนอิสระกลายเป็น:

จุดอ่อนภายใต้สภาพแวดล้อมลิเธียมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

สิ่งนี้จะเร่งความเร็ว:

• การกัดกร่อนแบบเลือกสรร
• โครงสร้างอ่อนแอลง
• การแพร่กระจายความเสียหายภายใน

บทความที่เกี่ยวข้อง:

• เหตุใดโรงงานแปรรูปเคมีจึงเปลี่ยนจาก RB-SiC เป็น SSiC

กระบวนการกัดกร่อนไม่ได้เป็นเพียงสารเคมีเท่านั้น

เมื่อความเสื่อมโทรมภายในดำเนินไป:

• ความหนาแน่นลดลง
• ความแข็งแรงทางกลลดลง
• ความต้านทานต่อความเครียดจากความร้อนลดลง

ในเวลาเดียวกัน:

การไล่ระดับความร้อนและข้อจำกัดในการรองรับยังคงกระทำต่อลูกกลิ้ง

ผลรวมนี้ทำให้เกิด:

• การเริ่มต้นแคร็ก
• การบิ่นขอบ
• การแตกหักของลูกกลิ้ง

การอ่านที่เกี่ยวข้อง:

• ความเค้นเหนี่ยวนำให้เกิดการไล่ระดับความร้อนในส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์ไบด์

การเคลือบป้องกันเช่น:

• ใช่₂O₃
• อัล₂O₃
• การเคลือบ CVD SiC

สามารถลดการเปียกของเฟสหลอมเหลวได้

การใช้ SSiC ความหนาแน่นสูงจะช่วยลดเส้นทางการเจาะให้เหลือน้อยที่สุด

การลดเวลาการพำนักใน:

700–800°C บริเวณเฟสหลอมเหลว

สามารถชะลอการกัดกร่อนได้อย่างมาก

เฝ้าสังเกต:

• การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่น
• การหลุดร่อนของพื้นผิว
• ขอบลูกกลิ้งเสียหาย
• สัญญาณการเสื่อมสภาพภายใน

คำแนะนำที่เกี่ยวข้อง:

• วิธีระบุสัญญาณเริ่มต้นของความล้มเหลวของลูกกลิ้งซิลิคอนคาร์ไบด์

ประเด็นสำคัญไม่ใช่แค่:

“LiOH มีฤทธิ์กัดกร่อน”

กลไกที่แท้จริงคือ:

LiOH ทำลายชั้นป้องกัน SiO₂ และสร้างเฟสลิเธียมซิลิเกตหลอมเหลวที่เร่งการย่อยสลายภายใน

สิ่งนี้จะเปลี่ยนการกัดกร่อนจาก:

ออกซิเดชันที่พื้นผิว

เข้าไปข้างใน:

การโจมตีเชิงโครงสร้างลึก

มณฑลส่านซี Kegu ขั้นสูงวัสดุเทคโนโลยี Co., Ltd.จัดเตรียมให้:

• แท่งลูกกลิ้ง SSiC ความหนาแน่นสูง
• ส่วนประกอบเตาเผาที่ทนต่อการกัดกร่อน
• โซลูชัน SiC ที่เคลือบ CVD
• การวิเคราะห์ความล้มเหลวของเตาเผาแบตเตอรี่ลิเธียม
• การให้คำปรึกษาด้านการเพิ่มประสิทธิภาพความเครียดจากความร้อนและการกัดกร่อน

การใช้งานได้แก่:

• เตาเผาการผลิต NCM
• เตาเผาแอลเอฟพี
• ระบบระบายความร้อนสารกึ่งตัวนำ
• สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง

สินค้าที่เกี่ยวข้อง:

• แท่งลูกกลิ้ง SSiC
• โซลูชั่นเฟอร์นิเจอร์เตาเผา SiC

LiOH มีฤทธิ์กัดกร่อนมากกว่าเนื่องจาก:

• ทำปฏิกิริยารุนแรงกับชั้น SiO₂ ที่ป้องกัน
• เกิดเป็นลิเธียมซิลิเกตหลอมเหลว
• เร่งการเจาะเข้าไปในโครงสร้าง SiC
• ส่งเสริมการย่อยสลายภายในที่อุณหภูมิสูง

เมื่อเปรียบเทียบกับสภาพแวดล้อม Li₂CO₃:

LiOH สร้าง:

• การกัดกร่อนเร็วขึ้น
• ความเสียหายของโครงสร้างที่สูงขึ้น
• อายุการใช้งานของส่วนประกอบสั้นลง

สำหรับการใช้งานเตาเผาแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความต้องการสูง:

ความหนาแน่นของวัสดุ วิศวกรรมพื้นผิว และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการทางความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือของ SiC ในระยะยาว