Vai trò của XRF cầm tay trong chuỗi cung ứng pin Lithium-Ion

Pin Lithium-Ion sử dụng trong thiết bị di chuyển cá nhân

Pin lithium-ion ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong các ứng dụng năng lượng cao như xe điện. Khi nhu cầu tiếp tục tăng lên, các nhà sản xuất pin công suất cao phải có khả năng đảm bảo an toàn và hiệu suất của chúng thông qua các biện pháp kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.

Một giải pháp hữu ích để kiểm soát chất lượng là máy phân tích XRF cầm tay. Tìm hiểu về vai trò quan trọng của chúng trong toàn bộ chuỗi cung ứng pin lithium-ion công suất cao để đảm bảo rằng các tiêu chuẩn luôn được đáp ứng ở tất cả các bước của quy trình.

Điện là tương lai: Pin Lithium-Ion công suất cao

Nhờ ưu điểm về năng lượng cao, điện áp pin cao, dải nhiệt độ hoạt động rộng và thời gian lưu trữ lâu dài, pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện và điện tử khác nhau. Trên thực tế, quy mô thị trường pin lithium-ion toàn cầu ước tính sẽ tăng lên 94,4 tỷ USD vào năm 2025.

Một trong những động lực chính của việc áp dụng này là việc mở rộng sản xuất xe điện trên toàn cầu; pin lithium-ion dung lượng lớn dự kiến ​​sẽ đóng vai trò là một trong những nguồn năng lượng chính của xe điện trong tương lai. Ngày nay, các nhà cung cấp vật liệu, nhà sản xuất pin năng lượng cao và nhà sản xuất xe điện đang hợp tác rộng rãi trong việc nghiên cứu và phát triển pin lithium-ion với mật độ năng lượng cao.

Các rủi ro với pin Lithium-Ion công suất cao trong ngành công nghiệp ô tô

Tuy nhiên, cùng với những đổi mới này là mối lo ngại nghiêm trọng về an toàn: pin lithium-ion đã gây ra ngày càng nhiều sự cố thảm khốc về cháy nổ. Nói chung, những tai nạn này được gây ra bởi cả yếu tố bên trong và bên ngoài:

• Các yếu tố bên trong, chẳng hạn như thành phần vật liệu của pin hoặc quy trình sản xuất, có thể ảnh hưởng đến độ an toàn của pin
• Các yếu tố bên ngoài đề cập đến các điều kiện sử dụng pin không tốt, chẳng hạn như sạc quá mức và nén chặt hay biến dạng có thể khiến pin bị phồng, cháy âm ỉ hoặc thậm chí bắt lửa

Đoản mạch là nguyên nhân của hầu hết các tai nạn về pin lithium-ion. Ngắn mạch bên trong đề cập đến sự tiếp xúc ngoài ý muốn giữa các điện cực dương và âm bên trong pin.

Điều này thường được gây ra bởi:

• Tạp chất kim loại được đưa vào trong quá trình sản xuất
• Các gờ còn lại từ việc cắt các lá kim loại điện cực
• Đuôi gai lithium hình thành do sử dụng pin
• Ép và các loại ứng suất cơ học bất ngờ khác
• Lỗi pin Lithium-ion

Vai trò của Máy phân tích XRF cầm tay trong Chuỗi cung ứng Pin Lithium-Ion

May mắn thay, máy phân tích XRF cầm tay có thể giúp phát hiện các vấn đề trong quá trình sản xuất. Để chứng minh vai trò của chúng trong chuỗi cung ứng pin lithium-ion, hãy xem một ví dụ:

Nhà sản xuất pin lithium-ion A mua máy phân tích XRF cầm tay Olympus Vanta™ để phân tích và kiểm tra các nguyên liệu thô cho pin và các bộ phận tiếp xúc với pin.

Theo các yêu cầu tuân thủ, nồng độ của các nguyên tố kim loại (bao gồm sắt, bạc, coban, kẽm, đồng, niken và crom) trong vật liệu điện cực của pin lithium phải tuân theo các giới hạn nhất định. Các giới hạn này thường ở mức 30–50 ppm, vì các vật kim loại lạ (thậm chí một lượng rất nhỏ) trong vật liệu pin lithium có thể gây đoản mạch khi sử dụng pin.

Do đó, cơ sở sản xuất của nhà sản xuất A yêu cầu không được có bất kỳ bộ phận kim loại nào nằm rải rác để tránh các vật kim loại bị đưa nhầm vào vật liệu điện cực của pin.

Nhà sản xuất pin lithium A và các nhà sản xuất khác trong ngành này không phải là doanh nghiệp duy nhất cần đo hàm lượng kim loại lạ trong vật liệu.

Các nhà cung cấp nguyên liệu thô và nhà cung cấp thiết bị sản xuất pin của Nhà sản xuất A cũng cần thực hiện công việc này để đảm bảo rằng cùng một bộ tiêu chuẩn thử nghiệm được tuân thủ trong toàn bộ chuỗi cung ứng (cả thượng nguồn và hạ nguồn). Do đó, nhà cung cấp nguyên liệu thô B của nhà sản xuất A cũng cần sử dụng máy phân tích XRF cầm tay để thực hiện công việc kiểm soát chất lượng tương tự.

Hơn nữa, nhà cung cấp thiết bị C cung cấp cho nhà sản xuất A thiết bị để sản xuất vật liệu pin nên họ cũng phải thực hiện các thử nghiệm kiểm soát chất lượng đối với các thành phần này. Một ví dụ như bộ phận cánh quạt như hình dưới đây.

Các vòng tròn màu đỏ trên lưỡi cánh cho biết các vị trí mà nhà cung cấp C cần kiểm tra. Bề mặt hợp kim được phủ cacbua vonfram. Nếu phát hiện thấy bất kỳ nguyên tố kim loại nào, chẳng hạn như sắt hoặc đồng, trong quá trình thử nghiệm, thì lưỡi cắt thử nghiệm không đáp ứng yêu cầu. Kinh nghiệm cho thấy độ dày cacbua vonfram ít nhất là 50 µm có thể đáp ứng các yêu cầu.

Theo yêu cầu của nhà sản xuất A, bề mặt của tất cả các thiết bị sản xuất phải được phủ một lớp cacbua vonfram có độ dày ít nhất là 50 µm để ngăn hợp kim của thiết bị thoát ra ngoài và ảnh hưởng đến độ tinh khiết của vật liệu pin lithium.

Nhà cung cấp C cũng cần thực hiện kiểm tra sự tuân thủ đối với cacbua vonfram đã mua và yêu cầu nhà cung cấp cacbua vonfram D của mình cũng làm như vậy. Ngoài ra, vật liệu điện cực lithium bậc ba thường được sử dụng trong pin lithium-ion có thể được tái chế khi pin hết tuổi thọ. Sử dụng máy phân tích XRF cầm tay để kiểm tra và phân loại pin thải cũng là một phương pháp được sử dụng cho các đơn vị tái chế vật liệu pin.

Như lưu đồ sau đây cho thấy, máy phân tích XRF cầm tay của chúng tôi có thể rất hữu ích ở tất cả các bước của chuỗi cung ứng pin lithium-ion.

Sản phẩm sử dụng trong bài viết

Xem nhanh

Thiết bị phân tích XRF cầm tay Vanta Element

Xem nhanh

Thiết bị phân tích XRF cầm tay Vanta