Việc sản xuất pin lithium-ion phải được kiểm soát chặt chẽ về mặt môi trường, hướng đến hiệu suất, an toàn và tuổi thọ. Phòng khô sản xuất pin lithium phải được sử dụng để cung cấp môi trường độ ẩm cực thấp trong quá trình sản xuất pin, nhằm ngăn ngừa các khuyết tật do nhiễm ẩm. Bài viết trình bày sự cần thiết của thiết bị phòng khô pin lithium, các công nghệ cơ bản và những đổi mới nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng sản xuất pin.

Việc sử dụng phòng khô trong pin lithium

Pin lithium-ion rất nhạy cảm với nước. Ngay cả một lượng nhỏ nước cũng có thể phản ứng với chất điện phân và gây ra hiện tượng sinh khí, mất dung lượng và các nguy cơ như phồng rộp hoặc mất ổn định nhiệt. Để phòng ngừa những nguy cơ này, phòng khô cho pin lithium phải có điểm sương thường dưới -40°C (-40°F), với không khí rất khô.

Ví dụ, các nhà máy Gigafactory của Tesla sử dụng phòng khô hàng đầu để duy trì độ ẩm tương đối dưới 1% RH cho quá trình phủ điện cực và lắp ráp cell pin. Dựa trên nghiên cứu, người ta nhận thấy rằng hàm lượng nước trên 50 ppm trong cell pin có thể làm giảm hiệu suất 20% sau 500 chu kỳ sạc. Do đó, việc sở hữu một phòng khô pin lithium hiện đại là rất đáng để các nhà sản xuất đặt mục tiêu cao về mật độ năng lượng và tuổi thọ chu kỳ đầu tư.

Thiết bị phòng khô pin lithium lớn

Phòng khô cho pin lithium hiệu suất cao bao gồm một số thiết bị cần thiết để đảm bảo các điều kiện tối ưu:

1. Hệ thống khử ẩm

Công dụng phổ biến nhất là máy hút ẩm dạng chất làm khô, trong đó nước được loại bỏ bằng cách sử dụng các vật liệu như sàng phân tử hoặc silica gel.

Máy hút ẩm quay cung cấp khả năng sấy liên tục với điểm sương xuống tới -60°C (-76°F).

2. Bộ xử lý không khí (AHU)

AHU điều chỉnh nhiệt độ và lưu lượng không khí để duy trì điều kiện không đổi trong phòng khô.

Bộ lọc HEPA loại bỏ các hạt có thể gây ô nhiễm vật liệu pin.

3. Hệ thống rào cản độ ẩm

Cửa thoát khí hai cánh giúp giảm thiểu độ ẩm trong quá trình đưa vật liệu hoặc nhân sự vào.

Vòi hoa sen không khí khô được sử dụng để làm khô người vận hành trước khi tiếp cận các khu vực nhạy cảm.

4. Hệ thống giám sát và kiểm soát

Điểm sương, độ ẩm và nhiệt độ được theo dõi liên tục theo thời gian thực với độ ổn định thông qua chức năng bù tự động.

Việc ghi dữ liệu đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp như ISO 14644 đối với phòng sạch.

Những gã khổng lồ trong ngành như Munters và Bry-Air cung cấp thiết bị phòng khô pin lithium được thiết kế riêng, cho phép các công ty như CATL và LG Energy Solutions kiểm soát độ ẩm một cách chặt chẽ.

Công nghệ phòng khô pin lithium tiên tiến

Những phát triển mới nhất về công nghệ phòng khô pin lithium giúp cải thiện hiệu quả năng lượng, khả năng tự động hóa và khả năng mở rộng:

1. Hệ thống thu hồi nhiệt

l Máy hút ẩm mới có khả năng thu hồi nhiệt thải để tiết kiệm năng lượng tới 30%.

l Một số trong số chúng thu hồi nhiệt sấy để điều hòa không khí trước, chẳng hạn.

2. Kiểm soát độ ẩm bằng AI

Phần mềm học máy dự đoán sự thay đổi độ ẩm và kích hoạt trước mức độ khử ẩm.

Panasonic sử dụng hệ thống dựa trên AI để tối ưu hóa các điều kiện phòng khô động.

3. Thiết kế phòng khô dạng mô-đun

Phòng khô đúc sẵn tạo điều kiện triển khai nhanh chóng và khả năng mở rộng để tăng dần công suất dây chuyền sản xuất.

Nhà máy Gigafactory của Tesla tại Berlin sử dụng các phòng khô dạng mô-đun để tối ưu hóa hiệu quả sản xuất pin.

4. Làm sạch điểm sương thấp bằng khí

Có thể sử dụng phương pháp thanh lọc bằng nitơ hoặc argon để loại bỏ thêm độ ẩm khi bịt kín các ô.

Phương pháp này được áp dụng trong sản xuất pin thể rắn, nơi độ nhạy với nước kém hơn.

Phần kết luận

Phòng khô pin lithium là nền tảng của sản xuất pin chất lượng cao, nơi môi trường khô được kiểm soát mang lại hiệu suất và độ an toàn tốt nhất. Bộ xử lý không khí, máy hút ẩm và tấm chắn, tất cả các thiết bị quan trọng của phòng khô pin lithium, được kết hợp để tạo ra độ ẩm cực thấp. Mặt khác, những đổi mới công nghệ trong phòng khô pin lithium, chẳng hạn như hệ thống điều khiển AI và thu hồi nhiệt, đang thúc đẩy khả năng mở rộng và hiệu quả của ngành lên một tầm cao mới.

Chừng nào thị trường pin lithium-ion còn tiếp tục tăng trưởng, các nhà sản xuất cần tiếp tục đầu tư vào công nghệ phòng sấy tiên tiến nhất nếu muốn duy trì hoạt động kinh doanh. Chính những công ty đầu tư vào công nghệ sấy chất lượng cao sẽ dẫn đầu trong việc sản xuất pin an toàn hơn, chu kỳ dài hơn và dung lượng cao hơn.

Điều kiện phòng khô của pin lithium sẽ được cải thiện, cho phép ngành công nghiệp này tích trữ nhiều năng lượng hơn trong xe điện, hệ thống năng lượng tái tạo và thiết bị điện tử tiêu dùng - một bước tiến gần hơn tới tương lai năng lượng bền vững.