1. Principio di funzionamento del vano portaoggetti
ILvano portaoggettiÈ composto principalmente dal corpo principale della scatola, dalla camera di transizione, dalla pompa a vuoto, dal sistema di purificazione del gas e dal sistema di controllo, ecc. Il suo principio di funzionamento consiste nel creare un ambiente privo di acqua e ossigeno attraverso una serie di operazioni precise. In primo luogo, una pompa a vuoto viene utilizzata per estrarre l'aria all'interno della scatola e creare uno stato di vuoto, riducendo al minimo il contenuto di vapore acqueo e ossigeno al suo interno e creando condizioni favorevoli per la successiva sostituzione del gas. Una volta raggiunto un certo grado di vuoto, la scatola viene riempita con gas inerti ad alta purezza, come azoto e argon. Questi gas inerti hanno proprietà chimiche stabili e non sono inclini a reagire con altre sostanze, fornendo un ambiente sicuro e stabile per esperimenti e produzione.
Per ridurre ulteriormente il contenuto di acqua e ossigeno all'interno della glove box, è presente un sistema di purificazione a circolazione di gas. Il gas inerte all'interno della glove box viene fatto circolare continuamente attraverso il sistema di purificazione del gas sotto l'azione della ventola di circolazione. La colonna di purificazione del sistema di purificazione è solitamente realizzata con materiali come setacci molecolari. È come un efficiente adsorbitore in grado di assorbire efficacemente umidità e ossigeno dal gas.
2. Il vano portaoggetti ha molteplici usi nella produzione di batterie allo stato solido
（1）Nei processi di miscelazione, agitazione e pesatura di materiali allo stato solidomateriali della batteriaLa glove box svolge un ruolo indispensabile. Prendiamo ad esempio la miscelazione dei materiali. I materiali degli elettrodi e degli elettroliti delle batterie allo stato solido sono spesso composti da più componenti e la miscelazione uniforme di questi è fondamentale per le prestazioni della batteria. Nell'ambiente anidro e privo di ossigeno fornito dalla glove box, il processo di miscelazione può impedire ai materiali di reagire con l'acqua e l'ossigeno provenienti dall'esterno. Ad esempio, quando si miscelano materiali contenenti litio, in un ambiente normale, il litio è incline a subire reazioni intense con l'acqua e l'ossigeno, generando impurità come idrossido di litio e ossido di litio. Queste impurità alterano la composizione chimica e la struttura dei materiali, influenzando così le prestazioni della batteria. Nella glove box, i materiali possono essere miscelati completamente in un ambiente di gas inerte puro, garantendo la distribuzione uniforme di ciascun componente e fornendo una base di materiali di alta qualità per la successiva produzione della batteria. Nel processo di pesatura, la glove box è altrettanto importante. Una pesatura precisa è il prerequisito per garantire l'accuratezza del dosaggio dei materiali. L'ambiente stabile all'interno della glove box può impedire ai materiali di assorbire umidità o impurità dovute all'umidità esterna, al flusso d'aria e ad altri fattori, garantendo così la precisione della pesatura.
(2) Fortezza di sicurezza per l'assemblaggio della batteria. Una volta completata la lavorazione del materiale, si entra nella fase di assemblaggio della batteria. A questo punto, il vano portaoggetti si trasforma in una fortezza di sicurezza. Durante il processo di assemblaggio della batteria, vari materiali per elettrodi, elettroliti e altri componenti devono essere combinati con precisione. Questo processo ha requisiti estremamente elevati per l'ambiente e deve isolare rigorosamente acqua e ossigeno. Poiché i materiali degli elettrodi hanno solitamente una forte attività, come gli anodi metallici al litio, sono estremamente inclini all'ossidazione nell'aria. Una volta ossidati, non solo riducono la conduttività dell'elettrodo, ma ne alterano anche la composizione e la struttura chimica, con conseguente riduzione della capacità della batteria e della durata del ciclo di vita. Nel frattempo, se l'elettrolita (anche l'elettrolita solido nelle batterie allo stato solido può essere influenzato in una certa misura da acqua e ossigeno) entra in contatto con l'acqua, può subire reazioni di idrolisi, generando sostanze acide o altri prodotti nocivi. Questi prodotti possono corrodere altri componenti all'interno della batteria, compromettendone le prestazioni e la stabilità.
(3) Assistente affidabile per i test delle prestazioni. Dopo il completamento della produzione delle batterie allo stato solido, i test delle prestazioni sono un passaggio importante per valutarne la qualità e le prestazioni, e la glove box è un assistente affidabile in questo processo. I test delle prestazioni devono essere eseguiti in un ambiente stabile e controllabile per garantire l'accuratezza e l'affidabilità dei risultati. La glove box può soddisfare con precisione questo requisito. Quando si eseguono test di carica e scarica su batterie allo stato solido, l'umidità e l'ossigeno presenti nell'ambiente possono interferire con il processo di carica e scarica delle batterie. L'umidità può innescare reazioni collaterali all'interno della batteria, consumandone i principi attivi e accelerandone l'attenuazione della capacità. L'ossigeno può subire reazioni di ossidazione con i materiali degli elettrodi nella batteria, influenzando le prestazioni degli elettrodi e, di conseguenza, l'accuratezza della curva di carica-scarica. L'esecuzione dei test di carica e scarica nella glove box elimina l'interferenza di acqua e ossigeno, che può riflettere realmente le prestazioni di carica e scarica della batteria. I dati ottenuti sono più accurati e affidabili, fornendo una solida base per la valutazione delle prestazioni e l'ottimizzazione della batteria. Quando si eseguono test di durata del ciclo di vita della batteria, un ambiente stabile è altrettanto cruciale. Se l'ambiente di test è instabile, ad esempio in presenza di fluttuazioni significative di parametri come temperatura e umidità, la batteria verrà influenzata in misura variabile nei diversi periodi di ciclo, con conseguenti deviazioni nei risultati del test e rendendo impossibile una valutazione accurata della durata effettiva della batteria.
3. Come scegliere un vano portaoggetti
(1) Proprietà di tenuta: la tenuta è una delle principali caratteristiche prestazionali delle glove box. Una buona tenuta può garantire la stabilità dell'ambiente interno e impedire l'ingresso di aria esterna, umidità e impurità. Nella scelta di una glove box, è possibile valutarne le prestazioni di tenuta verificando la struttura di tenuta del prodotto, i materiali di tenuta, i rapporti di prova, ecc. Alcune glove box adottano un design di tenuta sotto vuoto con O-ring, che può garantire un buon effetto di tenuta.
(2) Sistema di filtrazione: anche il sistema di filtrazione è fondamentale per le prestazioni del vano portaoggetti. Può rimuovere polvere, umidità e ossigeno dal vano portaoggetti, mantenendo l'ambiente interno pulito e puro. L'efficienza e la durata del sistema di filtrazione sono indicatori chiave su cui è necessario concentrarsi. Allo stesso tempo, è fondamentale comprendere il ciclo di manutenzione e sostituzione del sistema di filtrazione per svolgere al meglio la manutenzione e la gestione durante il processo di utilizzo.
(3) Facilità d'uso: la facilità d'uso influisce direttamente sull'efficienza lavorativa e sull'esperienza dell'utente. Nella scelta di una glove box, è necessario valutare se la posizione e le dimensioni della porta di accesso sono appropriate e se è comoda da usare. Alcune glove box sono inoltre dotate di sistemi di illuminazione, rastrelliere portautensili e altri accessori, che possono migliorare la praticità d'uso. Inoltre, il sistema di controllo della glove box deve essere semplice e intuitivo, facile da usare e da regolare.
(4) Nella scelta di una glove box, non bisogna concentrarsi solo sul prezzo, ma valutarne a fondo il rapporto qualità-prezzo. Il costo di una glove box non include solo l'investimento iniziale, ma anche il costo di utilizzo, che non può essere ignorato. Prendiamo ad esempio il sistema di filtrazione di una glove box. L'elemento filtrante, in quanto componente vulnerabile, la sua frequenza di sostituzione e il costo incidono direttamente sul costo di utilizzo. Una glove box ad alte prestazioni può essere relativamente costosa nella fase iniziale, ma grazie all'elevata efficienza del sistema di filtrazione e alla lunga durata, può effettivamente ridurre i costi di utilizzo nel lungo periodo.
Nel frattempo, anche il consumo energetico durante il funzionamento della glove box è una componente importante del costo di utilizzo. Sebbene le glove box a risparmio energetico possano essere più costose di quelle tradizionali, consentono di risparmiare sui costi di utilizzo successivo grazie a un minore consumo energetico. Inoltre, la durata utile e la stabilità delle prestazioni della glove box sono correlate al suo rapporto costi-benefici. Una glove box affidabile non solo fornisce un ambiente di prova stabile e garantisce l'accuratezza dei dati sperimentali, ma riduce anche ulteriormente i costi complessivi grazie a un minor numero di guasti e a una minore frequenza di manutenzione. Solo considerando attentamente questi fattori è possibile scegliere una glove box che soddisfi le proprie esigenze e offra un rapporto costi-benefici elevato.
Con il rapido sviluppo tecnologico, la tecnologia delle batterie allo stato solido è in costante evoluzione, il che impone requisiti più elevati anche per la tecnologia delle glove box. Per soddisfare i requisiti più elevati delle batterie allo stato solido in termini di purezza dei materiali e di purezza ambientale, la glove box deve migliorare costantemente la sua capacità di purificazione, ridurre ulteriormente il contenuto di acqua, ossigeno e impurità al suo interno e garantire che i materiali della batteria non vengano minimamente contaminati durante il processo di preparazione e produzione. Anche tecnologie di controllo ambientale più precise sono di fondamentale importanza. La glove box del futuro non solo dovrà garantire un ambiente privo di acqua e ossigeno, ma anche essere in grado di controllare con precisione diversi parametri ambientali come temperatura, umidità e pressione per soddisfare i requisiti specifici dei diversi materiali e processi produttivi delle batterie allo stato solido.
