Lityum pil fırınlarında LiOH neden SiC bileşenlerine daha fazla korozivtir?

Lityum batarya malzemesi üretiminde,silikon karbid (SiC) bileşenleriyaygın olarak kullanılırlar çünkü:

• Yüksek sıcaklık denge
• Mükemmel mekanik dayanıklılık
• İyi termal şok direnci

Bununla birlikte, saha deneyimi iki yaygın lityum kaynağı arasında önemli bir fark olduğunu göstermektedir:

• Li2CO3 (Lityum Karbonat)
• LiOH (Lityum Hidroksit)

Birçok fırın sisteminde:

LiOH ortamları çok daha hızlı korozyona ve daha kısa SiC bileşen ömrüne neden olur.

Bu makale, LiOH'un özellikle yüksek sıcaklıklı NCM üretim ortamlarında SiC malzemelerine neden önemli ölçüde daha agresif olduğunu açıklıyor.

LFP (LiFePO4) üretimi genellikle şunları kullanır:

• Lityum kaynağı olarak Li2CO3
• Daha düşük korozyon atmosferi
• Orta derecede kimyasal reaksiyon

İzlenilen rulo performansı:

• Istikrarlı çalışma
• Sadece yüzey çöküntüsü
• Kullanım süresi ~ 2 yıla kadar

NCM üretimi genellikle şunları kullanır:

• Lityum kaynağı olarak LiOH
• Oksitleyici atmosfer
• Yüksek sıcaklıklı reaktif gaz ortamı

Gözlenen sorunlar:

• Ağır yüzey kırılmaları
• yoğunluk azaltımı
• İç yapısal bozulma
• Birkaç ay içinde yuvarlak kırık

İlgili vaka çalışması:

• NCM üretiminde SiC rulo ömrünü nasıl iyileştiririz?

LiOH'un daha aşındırıcı olmasının ana nedeni:

LiOH yüksek sıcaklıkta son derece reaktif hale gelir.

Li2CO3 ile karşılaştırıldığında:

LiOH daha kolay parçalanır ve üretir:

• Reaktif lityum türleri
• Güçlü alkali ortamlar
• Erimiş lityum bileşikleri

Bunlar, SiC yüzeylerindeki koruyucu oksit katmanlarının yıkımını hızlandırır.

Yüksek sıcaklıkta SiC doğal olarak oksidlenir:

$SBenC+O.2\to SBenO.2$

Sonuçta elde edilen SiO2 tabakası başlangıçta:

• Koruyucu bariyer
• Difüzyon direnci katmanı

Hafif koşullarda bu katman korozyonu yavaşlatır.

LiOH SiO2 katmanına saldırıyor.

Yüksek sıcaklıkta:

LiOH parçalanır ve lityum oksit türleri üretir.

Bunlar SiO2 ile reaksiyona girer:

$SBenO.2+LBen2O.\to LBen2SBenO.3$

Bu reaksiyon:

• Lityum silikatları
• Erimiş reaksiyon fazları
• Koruyucu katmanın sürekli çözülmesi

Sonuç olarak:

SiO2 koruyucu katmanı sabit kalamaz.

Bu sıcaklık bölgesi özellikle tehlikelidir çünkü:

Lityum silikatlar yumuşamaya ve kısmen erimeye başlar.

Erimiş faz:

• Koruyucu oksit katmanlarını çözür
• Tahıl sınırlarına nüfuz eder
• Kimyasal taşımacılığı hızlandırır
• İç korozyon oranını arttırır

Bu, neden şiddetli korozyonun yaygın olarak gözlemlendiğini açıklar:

• NCM fırın geçiş bölgeleri
• Rollerin orta sıcaklık bölgeleri
• Yüksek reaktif lityum ortamları

LiOH ile karşılaştırıldığında:

Li2CO3:

• Daha az agresif bir şekilde bozulur.
• Daha az reaktif lityum türleri üretir.
• Erimiş fazları daha kolay oluşturmaz

Sonuç olarak:

• Korozyon daha yavaş gelişir.
• Koruyucu SiO2 daha istikrarlı kalıyor
• Dahili nüfuz azalıyor.

İşte neden:

LFP fırın sistemleri genellikle çok daha uzun rulo ömrü gösterir.

Koruyucu katman bozulduğunda:

Erimiş lityum bileşikleri SiC yapısına nüfuz eder.

Süreç şu hale geliyor:

Gözlenen etkilere şunlar dahildir:

• Gömlekliğin artması
• Tahıl sınırının zayıflaması
• yoğunluk azaltımı
• Mekanik dayanıklılık kaybı

Sonunda şunlara yol açar:

• Kenar çatlaklığı
• Yapısal parçalanma
• Rol kırıklığı

yoğun basınçsız sinterlenmiş silikon karbid (SSiC) daha iyi direnç sağlar çünkü:

• Açık gözeneklilik sıfıra yakın
• Serbest silikon fazı yok
• Yoğun mikroyapı

Bu sınırlamalar:

• Erimiş faz nüfuzu
• Dahili yayılma yolları
• Tahıl sınırı saldırısı

Ürün bağlantısı:

• Lityum pil fırınları için basınçsız sinterli SiC rulo çubukları

Reaksiyona bağlı SiC (RB-SiC):

• Geri kalanı olmayan silikon
• Daha yüksek açık gözeneklilik

Serbest silikon fazı şöyle olur:

Koroziv lityum ortamlarında zayıf bir nokta.

Bu hızlanır:

• Seçici korozyon
• Yapısal zayıflama
• İç hasarın yayılması

İlgili makale:

• Neden Bir Kimyasal İşleme Tesisi RB-SiC'den SSiC'ye Değişti?

Korozyon süreci sadece kimyasal değildir.

Dahili bozulma ilerledikçe:

• yoğunluk azalıyor
• Mekanik kuvvet düşüşleri
• Termal stres direnci zayıflıyor

Aynı zamanda:

Termal eğimler ve destek kısıtlamaları rulo üzerinde etkisini sürdürüyor.

Bu birleşik etki sonunda şunları üretir:

• Crack başlatma
• Kenar parçalanması
• Rol kırıklığı

İlgili okuma:

• Silikon Karbid Bileşenlerindeki Isı Eşitliği İndüklenmiş Stres

Koruyucu kaplamalar:

• Y2O3
• Al2O3
• CVD SiC kaplamaları

Erimiş faz nemlenmesini azaltabilir.

Yüksek yoğunlukta SSiC kullanmak, nüfuz yollarını en aza indirir.

Yaşama süresinin azaltılması:

700~800°C erimiş faz bölgesi

Korozyonu önemli ölçüde yavaşlatabilir.

Monitor:

• yoğunluk değişimi
• Yüzeyde patlama
• Rol kenarında hasar
• İç bozulma işaretleri

İlgili rehber:

• Silikon Karbid Roller'ın Başarısızlığının Erken İşaretlerini Nasıl Fark Edilebilir?

Önemli mesele basitçe:

LiOH aşındırıcıdır".

Gerçek mekanizma şu:

LiOH koruyucu SiO2 tabakasını yok eder ve iç bozulmayı hızlandıran erimiş lityum silikat fazları oluşturur.

Bu, korozyonu aşağıdakilerden dönüştürür:

Yüzey oksidasyonu

aşağıdakilerle:

Derin yapısal saldırı.

Shaanxi Kegu Advanced Materials Technology Co., Ltd.Şöyle diyor:

• Yüksek yoğunluklu SSiC rulo çubukları
• Korozyona dayanıklı fırın bileşenleri
• CVD kaplamalı SiC çözeltileri
• Lityum pil fırınları için arıza analizi
• Termal stres ve korozyon optimizasyonu danışmanlığı

Uygulamalar şunları içerir:

• NCM üretim fırınları
• LFP fırınları
• Yarım iletkenli termal sistemler
• Yüksek sıcaklıkta koroziv ortamlar

İlgili ürünler:

• SSiC rulo çubukları
• SiC Çömlek Mobilya Çözümleri

LiOH daha aşındırıcıdır çünkü:

• Koruyucu SiO2 katmanlarıyla agresif bir şekilde reaksiyona girer.
• Erimiş lityum silikatları
• SiC yapılarına nüfuz etmesini hızlandırır.
• Yüksek sıcaklıkta iç bozulmayı teşvik eder

Li2CO3 ortamlarıyla karşılaştırıldığında:

LiOH oluşturur:

• Daha hızlı korozyon
• Daha yüksek yapısal hasar
• Daha kısa bileşen ömrü

İhtiyaçlı lityum batarya fırın uygulamaları için:

Malzeme yoğunluğu, yüzey mühendisliği ve termal süreç optimizasyonu, uzun vadeli SiC güvenilirliği için kritik önem taşır.