การควบคุมฝุ่นในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นระบบที่ซับซ้อน รวมถึงวัสดุอิเล็กโทรดบวก วัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบ ตัวแยก อิเล็กโทรไลต์ ตัวสะสมกระแสไฟฟ้า สารยึดเกาะ สารนำไฟฟ้า ฯลฯ ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของอิเล็กโทรดบวกและลบ การนำลิเธียมไอออน เป็นต้น และการนำอิเล็กตรอนตลอดจนการแพร่ความร้อนเป็นต้น

กระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมนั้นใช้เวลานาน และมีหลายกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิต และแต่ละกระบวนการจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพผลิตภัณฑ์ของแบตเตอรี่ลิเธียม มีปัจจัยสำคัญหลายประการที่ต้องควบคุมอย่างเข้มงวดในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม ปัจจัยเหล่านี้ ได้แก่ ฝุ่น ความชื้น เสี้ยน และอนุภาคโลหะ

ให้ความสำคัญกับการควบคุมฝุ่นเป็นอันดับแรก ซึ่งพิจารณาจากวัสดุที่ใช้ในแบตเตอรี่และข้อกำหนดด้านความปลอดภัย เพื่อที่จะไล่ตามความหนาแน่นของพลังงานและพลังงานที่สูงขึ้น โดยทั่วไปแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะพยายามใช้ตัวกั้นที่บางกว่าในการออกแบบ ในแบตเตอรี่ความหนาของกระดาษตัวกั้นที่ใช้คือประมาณ 10-20μm ซึ่งเท่ากับ 1/3 ของความหนาของเส้นผ่านศูนย์กลางสำหรับเส้นผม

ผมเส้นเดียวสามารถเจาะกระดาษตัวกั้นได้หลายชั้น (นี่คือสาเหตุที่ผม ถูกห่อไว้ หากเส้นผ่านศูนย์กลางของฝุ่นใกล้เคียงกับความหนาของกระดาษตัวกั้นก็จะทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจรได้ง่ายและในบางกรณีถึงกับทำให้แบตเตอรี่ลุกไหม้และระเบิดได้

อันตรายที่เกิดจากฝุ่นต่อการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม

ในเโรงงานผลิตแบตเตอรี่ มีฝุ่นและอนุภาคทุกชนิด เช่น ฝุ่นผงที่เกิดจากการจับชิ้นส่วนเสา อนุภาคโลหะที่สึกหรอโดยเครื่องจักรและอุปกรณ์ติดตั้ง เศษโลหะที่ถูกขูดระหว่างการประกอบแผ่นปิดและเปลือกอะลูมิเนียม เศษโลหะกระเด็นระหว่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ฝุ่นที่เข็มขัดรองเท้าของพนักงานนำเข้ามา และผม เศษ ของพนักงาน ฯลฯ

ฝุ่นและเศษต่างๆ เหล่านี้มักจะเกาะติดกับชิ้นส่วนเสา ตัวกั้น หรือแผ่นปิด จากนั้นจึงเข้าไปในแบตเตอรี่ในระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งจะส่งผลเสียอย่างมากต่อแบตเตอรี่ และจะส่งผลที่ตามมาดังต่อไปนี้:

ทำให้เกิดการคายประจุเองสูงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

การคายประจุเองสูง（HSD）หมายถึงปรากฏการณ์แรงดันไฟฟ้าตกและการสูญเสียพลังงานเมื่อไม่ได้ใช้งานแบตเตอรี่ เมื่อการสูญเสียเกินจำนวนที่กำหนดภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด แบตเตอรี่จะถือเป็นผลิตภัณฑ์ระดับ B หรือเศษแบตเตอรี่

เมื่อ HSD ร้ายแรง ชาร์จแบตเตอรี่ที่ให้เต็มจะหมดพลังงานในเวลาอันสั้น และแม้แต่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ก็จะกลายเป็น 0V ไม่ว่าในกรณีใด แรงดันไฟฟ้าต้องไม่ต่ำกว่า 2.0V หากแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 2.0V แบตเตอรี่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ สูญเสียความสามารถในการหมุนเวียนการชาร์จและการคายประจุ และแบตเตอรี่จะถูกทิ้ง

สำหรับผู้ใช้ผลที่เกิดจากการคายประจุเองคือชาร์จมือถือวันนี้และจะดับในวันพรุ่งนี้เมื่อรถยนต์ไฟฟ้ามาถึงบริษัทวันนี้ยังชาร์จเต็มอยู่ ที่จอดรถก็ครึ่งนึง มีอายุเดือนหนึ่ง และไม่มีไฟฟ้าเมื่อสตาร์ทใหม่ ทั้งหมดนี้เป็นประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่คายประจุเองได้ทางฝั่งผู้ใช้ ซึ่งจะทำให้แบตเตอรี่ไม่มีประโยชน์

ทำให้เกิดการลัดวงจรภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

พลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่มาจากแกนที่คดเคี้ยว ซึ่งอิเล็กโทรดบวกและอิเล็กโทรดลบเป็นแหล่งพลังงาน เมื่อใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน วงจรภายนอกจะส่งอิเล็กตรอน และลิเธียมไอออนภายในจะกระสวยในอิเล็กโทรไลต์ และจะถูกแยกส่วนในวัสดุขั้วบวกและขั้วลบ และขั้วบวกและขั้วลบจะถูกคั่นด้วยตัวกั้น

หากขั้วบวกและขั้วลบภายในแบตเตอรี่สัมผัสกันโดยตรง หรือนำไฟฟ้าผ่านฝุ่นและเศษซาก ด้านในของแบตเตอรี่จะกลายเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และแบตเตอรี่จะลัดวงจรภายใน หากเกิดการลัดวงจรภายในแบตเตอรี่ แบตเตอรี่จะทำให้เกิดความร้อนมาก และเมื่อแบตเตอรี่ร้อนขึ้นมาก แบตเตอรี่อาจลุกไหม้และระเบิดได้

ทำให้แบตเตอรี่ลุกไหม้และระเบิด

เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจนเต็ม การลัดวงจรภายในอย่างกะทันหันจะปล่อยความร้อนจำนวนมากออกมาทันที เมื่อไม่สามารถปล่อยความร้อนจำนวนมากได้ แบตเตอรี่จะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะทำให้อิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ลิเธียมจะสลายตัวและโครงสร้างของอิเล็กโทรดบวกและลบมีการเปลี่ยนแปลง ฯลฯ มีการปล่อยความร้อนมากขึ้นมีการสร้างก๊าซจำนวนมากความดันภายในของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและผลกระทบร้ายแรงของการระเบิดของแบตเตอรี่เกิดขึ้น

การระเบิดจะทำให้ชิ้นส่วนแบตเตอรี่กระเซ็น ซึ่งง่ายต่อการทำร้ายผู้คน และยังจะทำให้อิเล็กโทรไลต์ติดไฟซึ่งทำให้เกิดไฟไหม้ได้ง่ายอีกด้วย ฝุ่น อนุภาคโลหะ ไดอะแฟรมที่แตกหัก และรอยขรุขระบนชิ้นส่วนเสาสามารถเจาะกระดาษไดอะแฟรมที่เปราะบางได้อย่างง่ายดาย และทำให้เกิดความล้มเหลวครั้งใหญ่เช่นนี้

แหล่งที่มาและการควบคุมสำหรับฝุ่น

ในระหว่างกระบวนการผลิต ผ่านการทดสอบ Hi-pot การเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูงเพื่อตรวจจับ HSD แบตเตอรี่ลัดวงจร แต่วิธีนี้ไม่สามารถเลือกแบตเตอรี่ที่ชำรุดทั้งหมดได้ 100% ฝุ่นและอนุภาคภายในแบตเตอรี่บางชนิดอยู่ในสถานะวิกฤติ และผลที่ตามมาที่เป็นอันตรายเหล่านี้จะปรากฏขึ้นหลังจากการชาร์จและการคายประจุซ้ำๆ เท่านั้น หรือหลังจากการใช้งานที่ไม่สมเหตุสมผล เช่น การสั่นสะเทือนและอุณหภูมิสูง การควบคุมฝุ่นและอนุภาคเป็นมาตรการพื้นฐานในการแก้ปัญหาผลเสียเหล่านี้

แหล่งที่มาของฝุ่นมีหลากหลายโดยทั่วไปจากลักษณะต่อไปนี้: ฝุ่นลอยอยู่นอกอาคารโรงงาน ฝุ่นที่เกิดจากมนุษย์ ฝุ่นที่เกิดจากบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์ ฝุ่นที่เกิดขึ้นเองระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์ เครื่องมือการขนส่ง (กล่องวัสดุ รถเข็น) ฝุ่นที่นำเข้ามา ฝุ่นที่ถูกลอกออกจากชิ้นส่วนที่ใช้แล้วและมีอายุมากขึ้น

ฝุ่นละอองลอยอยู่นอกโรงงาน

การขึ้นลงภายนอกอาคารโรงงานต้องปิดประตูหน้าต่าง และต้องกรองอากาศที่เข้ามาจากภายนอก

ฝุ่นที่เกิดจากผู้คนเอง

ฝุ่นที่เกิดจากมนุษย์ส่วนใหญ่มาจากฝุ่นและผิวหนังที่ตายแล้วของรังแคซึ่งดึงดูดโดยไฟฟ้าสถิตย์ของเสื้อผ้า การศึกษาพบว่า ปริมาณฝุ่นของเสื้อผ้าต่างๆ แสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้:

สำหรับรังแคและผิวหนังที่ตายแล้ว ฯลฯ พนักงานควรสวมชุดคลุมกันฝุ่นและพันผมให้แน่น เพื่อไม่ให้แบตเตอรี่หลุดเนื่องจากรังแค รายละเอียดบางอย่างของชีวิตสามารถทำให้เราห่างไกลจากฝุ่นได้ มลพิษที่ปล่อยออกมาจากร่างกายมนุษย์ส่วนใหญ่รวมถึงมลพิษและวัตถุที่นำขึ้นเครื่องที่ผลิตโดยร่างกายมนุษย์ ก่อนเข้าห้องที่แห้งหรือสะอาด ควร:

• เช็ดรองเท้าแตะบนเสื่อที่สะอาด และเปลี่ยนรองเท้าเมื่อเข้าเวิร์คช็อป
• ล้างมือให้สะอาดแล้วเช็ดให้แห้งบนเครื่องอบผ้า
• เปลี่ยนเป็นรองเท้าทำงานที่กำหนดและชุดทำงานที่สะอาด
• หากมีฝักบัวลม ต้องแน่ใจว่าได้เข้าห้องสะอาดผ่านฝักบัวลม
• อย่าลากเท้าเข้าไปในห้องคลีนรูม ห้ามเคลื่อนไหวโดยไม่จำเป็น หรือเดินไปรอบๆ
• ไม่อนุญาตให้รับประทานอาหารและดื่มในห้องสะอาด
• ยกเว้นสิ่งของที่จำเป็นสำหรับการทำงาน ห้ามนำสิ่งของส่วนตัวทั้งหมดเข้าไปในห้องคลีนรูมโดยเด็ดขาด
• ห้ามสวมชุดทำงานที่สะอาดนอกพื้นที่สะอาด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ห้ามสวมชุดทำงานที่สะอาดเพื่อรับประทานอาหารในโรงอาหารและเข้าห้องน้ำ
• พยายามอาบน้ำและเปลี่ยนเสื้อผ้าทุกวัน สระผมบ่อยๆ และรักษาร่างกายให้สะอาด
• ผู้หญิงไม่ควรทาสิ่งของบนร่างกาย เช่น น้ำมันใส่ผม น้ำหอม ครีมบำรุงรอบดวงตา แป้ง ฯลฯ ผู้ชายพยายามโกนทุกวัน
• ไม่อนุญาตให้พนักงานที่ไม่ใช่พนักงานและพนักงานในช่วงพักอยู่ในห้องอบแห้งและห้องสะอาดเพื่อให้แน่ใจว่าจำนวนคนขั้นต่ำในห้อง

บุคลากรทุกคนที่เข้ามาในพื้นที่สะอาดและห้องสะอาดต้องปฏิบัติตามเส้นทางและขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ที่กำหนดและต้องไม่เปลี่ยนแปลงโดยไม่ได้รับอนุญาตต้องสวมรองเท้าแตะแบบพิเศษก่อนเข้าพื้นที่สะอาดและต้องสวมรองเท้าผ้าใบแบบพิเศษก่อนเข้าห้องสะอาด

ฝุ่นที่เกิดจากบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์

ฝุ่นที่เกิดจากบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์คือ ฝุ่นที่เกิดจากผลิตภัณฑ์ในบรรจุภัณฑ์สำหรับการขนส่ง และอย่างที่สองคือวัสดุบรรจุภัณฑ์นั่นเอง ที่เรียกว่ากล่องกระดาษแข็ง ซึ่งในตัวมันเองเป็นเยื่อกระดาษเน่า 50% บวกกับตัวเติมอนินทรีย์ 50% (ตัวเติมอนินทรีย์) คือทรายและดิน ชั้นเรียนบดขยี้มัน) การชนและการเสียดสีบางอย่างจะทำให้วัสดุเหล่านี้หลุดออกไปอย่างแน่นอน ดังนั้นสำหรับสิ่งต่างๆ เช่น กล่องบรรจุภัณฑ์ เราจะนำผลิตภัณฑ์ลงก่อนเข้าเวิร์กช็อป และอย่าปล่อยให้เข้าสู่เวิร์กช็อป

ฝุ่นที่เกิดจากตัวผลิตภัณฑ์ในระหว่างกระบวนการผลิต

แผ่นขั้วบวกและขั้วลบนั้นทำจากอนุภาคละเอียดบางชนิดซึ่งประสานกันด้วยสารยึดเกาะและยึดติดกับฟอยล์ทองแดงและอลูมิเนียม และการสั่นสะเทือนและแรงเสียดทานระหว่างการประมวลผลจะทำให้แผ่นหลุดออกไปอย่างแน่นอน นอกจากนี้ในระหว่างกระบวนการเชื่อมก็หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่อนุภาคโลหะบางส่วนจะกระเด็นซึ่งเป็นฝุ่นที่เกิดจากกระบวนการผลิตด้วย

สำหรับฝุ่นเหล่านี้ วิธีแก้ไขคือผสมผสานการป้องกันและควบคุมเข้าด้วยกัน สำหรับอนุภาคที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่หลุดออกไป ให้ใช้เครื่องดูดฝุ่นดูดฝุ่นออกบ่อยๆ เพื่อการเสียดสีที่หลีกเลี่ยงได้จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจอย่างเต็มที่ว่าผลิตภัณฑ์ไม่เกิดการเสียดสี เมื่อไม่มีทางอื่น เพียงแค่แยกผลิตภัณฑ์ออกเพื่อไม่ให้ผลิตภัณฑ์สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยฝุ่นเหล่านี้ การดูดฝุ่นควรมีอยู่ในทุกกระบวนการและควรกลายเป็นขั้นตอนการกำจัดฝุ่นมาตรฐาน

ฝุ่นที่นำมาโดยการขนส่ง

ฝุ่นที่นำมาโดยวิธีการขนส่งสำหรับวิธีการขนส่งนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่ารถเข็น กล่องวัสดุ สายพานลำเลียง ฯลฯ ซึ่งนำมาซึ่งฝุ่นเช่นกันซึ่งทำให้เราต้องทำความสะอาดพาหนะก่อนนำเข้าโรงงาน สำหรับการใช้งาน นอกจากนี้ยังต้องลดแรงเสียดทานระหว่างการใช้งานอีกด้วย

ฝุ่นลอกออกจากชิ้นส่วนที่เสื่อมสภาพ

ชิ้นส่วนของเครื่องถูกลูบหรือฝุ่นหลุดลอกออกตามอายุการใช้งาน ฝุ่นเหล่านี้ ควรให้ความสนใจมากขึ้นเพราะซ่อนไว้มากและหาได้ยาก เช่น บางส่วนที่มักจะเลื่อนไปมาตลอดจน เพลาประตู ฯลฯ เนื่องจากมักหมุนและแห้ง การเสียดสีของเพลาจึงเป็นกระบวนการนิรันดร์ ดังนั้น ควรให้ความสำคัญกับบริเวณเหล่านี้ให้ระมัดระวังมากขึ้น ทำให้เราต้องใส่ใจทุกซอกทุกมุมเมื่อทำความสะอาดและตรวจสอบแหล่งกำเนิดฝุ่น

วิธีการกำจัดฝุ่น

กำจัดฝุ่นด้วยผ้าชุบน้ำหมาด

วิธีการกำจัดฝุ่นแบบผ้าเปียกนั้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายแต่วิธีนี้ยังคงมีข้อจำกัดอยู่เนื่องจากผลิตภัณฑ์กลัวน้ำ ดังนั้น แน่นอนว่าสามารถลดความชื้นทั่วทั้งห้องอบแห้งได้โดยใช้ผ้าเปียกขจัดออก ฝุ่นจึงทำให้สินค้าชำรุด

แม้ว่า DMC และแอลกอฮอล์สามารถใช้ในการทำความสะอาดได้ แต่ DMC ก็กัดกร่อนพื้นผิวพลาสติกได้ง่ายและแอลกอฮอล์เป็นสิ่งที่ผลิตภัณฑ์ของเราไม่สามารถสัมผัสได้ ดังนั้น ในห้องอบแห้งที่มีความชื้น 30% DMC สามารถใช้เช็ดชิ้นส่วนโลหะได้ แต่ ไม่สามารถใช้เช็ดชิ้นส่วนพลาสติกได้ อย่างไรก็ตาม ชิ้นส่วนพลาสติกสามารถเช็ดด้วยน้ำยาป้องกันไฟฟ้าสถิตได้ อย่างไรก็ตาม ในห้องฉีด 1% RH สามารถใช้ DMC บริสุทธิ์ได้เท่านั้น

การกำจัดฝุ่นด้วยผ้าเปียกต้องใช้ความสม่ำเสมอ เช็ดชิ้นส่วน หรือพื้น และเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเสมอซึ่งเอื้อต่อความเข้มข้นของฝุ่น ผ้าเปียกแบบเดียวกันไม่สามารถใช้ได้หลายแห่ง จะทำให้เกิดการปนเปื้อนข้ามระหว่างฝุ่นและ ทำให้เกิดการปนเปื้อนในตัวเองของผลิตภัณฑ์ในระดับสูงในที่สุด ปล่อยออก ดังนั้นเวลาเช็ดชิ้นส่วนให้ใช้เศษผ้าหนึ่งชิ้น

การทำความสะอาดด้วยเครื่องดูดฝุ่น

การทำความสะอาดเครื่องดูดฝุ่นควรเป็นวิธีการกำจัดฝุ่นตามปกติในโรงงานซึ่งเป็นวิธีที่ตรงที่สุดในการเก็บฝุ่นและนำออกจากโรงงานโดยไม่ก่อให้เกิดมลภาวะรอง ดังนั้น การดูดฝุ่นจึงต้องขยายออกไปทุกมุมของโรงงาน

เครื่องมือสำหรับการดูดฝุ่นจำเป็นต้องเสร็จสมบูรณ์และเครื่องดูดฝุ่นแบบพิเศษสามารถใช้ได้ในบางสาขาเท่านั้น ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ที่ใช้ดูดฝุ่นจากขั้วลบโดยเฉพาะจะใช้ในการดูดฝุ่นจากขั้วลบโดยเฉพาะ และเครื่องดูดฝุ่นจากขั้วลบโดยเฉพาะ และเครื่องดูดฝุ่นจากขั้วบวกโดยเฉพาะ ฝุ่นจากขั้วบวกและใช้สำหรับดูดฝุ่นพื้นโดยเฉพาะ ใช่ มีไว้สำหรับดูดพื้นโดยเฉพาะ ไม่สามารถใช้ข้ามได้

สำหรับการทำความสะอาดแบบดูดฝุ่น ยิ่งดูดมาก ยิ่งดูดแรง และยิ่งระยะห่างยิ่งดูดแรง ดังนั้น เมื่อใช้ปืนดูดฝุ่นจึงสามารถเข้าใกล้ได้มากที่สุดโดยไม่ทำให้ชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์เสียหาย ชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์ เพื่อการกำจัดฝุ่นที่ทั่วถึงยิ่งขึ้น

ในการเปลี่ยนถุงผ้าของเครื่องดูดฝุ่น จะต้องเปลี่ยนนอกเวิร์กช็อป ไม่ใช่ภายในเวิร์กช็อป เพราะจะทำให้ตะกอนของเครื่องดูดฝุ่นกระจายเข้าสู่เวิร์กช็อปด้วย

เทปกันฝุ่นเหนียวๆ

สำหรับบางมุมที่ทำความสะอาดไม่ง่ายจะใช้เครื่องดูดฝุ่นหรือผ้าชุบน้ำหมาดๆ กำจัดฝุ่นได้ยาก แต่ก็สามารถเก็บโดยใช้เทปกาวแล้วพันไว้เพื่อไม่ให้หลุดไปแต่ละมุม ดังนั้นการกำจัดฝุ่นด้วยผ้ากาวจึงเป็นวิธีที่ควรส่งเสริม ซึ่งไม่มีมลพิษรองและสามารถเกาะตัวของฝุ่นได้

แน่นอนว่าการเลือกเทปที่มีความหนืดปานกลางเป็นสิ่งสำคัญ แน่นอนว่ายังมีลำดับขั้นตอนในการกำจัดฝุ่น ซึ่งโดยทั่วไปจะปฏิบัติตามวิธีการจากบนลงล่าง จากภายในสู่ภายนอก และจากซ้ายไปขวา เพื่อให้บางพื้นที่ไม่เกิดมลพิษสองครั้งหลังการทำความสะอาด

ไม่ว่าจะเป็นการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่โซเดียมไอออน หรือแบตเตอรี่โซลิดสเตต การกำจัดฝุ่นถือเป็นขั้นตอนสำคัญที่ทำให้มั่นใจในความปลอดภัยของกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ทั้งหมด ดังนั้น จึงจำเป็นต้องทำงานให้สอดคล้องกับวิธีการกำจัดฝุ่นและข้อควรระวังเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมการผลิตที่ตรงตามความต้องการและผลิตแบตเตอรี่ที่มีคุณภาพสูง