Ugrás a tartalomra
+41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (USA)     

Akkumulátorok gyártása - Az akkumulátor-zagy keverő és bevonó vonalak sűrűségének és viszkozitásának ellenőrzése

Akkumulátor-gyártás-gyártás-optimalizálás-iszap-viszkozitás

Bevezetés

A lítium akkumulátorok biztonság és megbízhatóság mellett megőrzik a modern élet alapvető elemeit és kényelmét. Hosszú listája van a valós alkalmazásokról - fogyasztói elektronika, villamos járművek (EV) áramellátása, napenergia tárolása, UPS, távoli helyiségek riasztórendszerei, mobilitási eszközök és hordozható tápegységek. Jelenleg ez az akkumulátor-technológia a közúti szállítás és a megújuló energia energiatárolásának forradalmának szélén áll. Az akkumulátor teljesítménye és élettartama szűk keresztmetszetet jelent az elektromos járművek, valamint a helyhez kötött elektromos energiatároló rendszerek számára a piacra jutáshoz. Egy dolog már teljesen egyértelmű: az akkumulátorgyártás egész folyamatát optimalizálni kell a céltulajdonságok elérése és a minőség fenntartása érdekében.

Northvolt-Ett-2000
Akkumulátor GigaFactory | NorthVolt AB

Az akkumulátorgyártók céljai

Fenntarthatóság – Csökkentett energia- és nyersanyagfogyasztás

Az akkumulátorgyártók célja, hogy a lehető legnagyobb mértékben csökkentsék környezeti lábnyomukat. Körkörös gyártási megközelítésre van szükség, tiszta energiát használva az akkumulátorcellák gyártásához, valamint a nyersanyagok lelkiismeretes beszerzésére.

Egyesek módot keresnek arra, hogy újrahasznosítsák az élettartamuk végén lévő akkumulátorokat, és újrahasznosítsák az anyagokat a gyártásba, hogy „bezárják a kört”.

Stabil, versenyképes gyártási folyamat

Minden akkumulátoros megoldásnál a cella a „legkisebb közös nevező”. A nagyobb kapacitás érdekében az akkumulátor sok sorosan és párhuzamosan kapcsolt kis cellából áll. Az akkumulátorgyártás világában ez különösen igaz – egyik akkumulátor sem erősebb a leggyengébb cellájánál.

A legjobb és a legrosszabb sejtek cikluséletében és minőségében jelentős eltérések lehetnek. A gyártási folyamatok megismétlésével és stabilizálásával az akkumulátoros megoldások az igényes alkalmazásokban is jobb minőségűek lesznek.

Termelési kapacitás növelése

A vezető akkumulátorgyártók, köztük a CATL, a Panasonic, az LG Chem, a Samsung SDI és az SK Innovation azért küzdenek, hogy megrendeléseket nyerjenek el a globális autógyártóktól. Ezzel egyben kiváló ösztönzést is nyújtanak egymásnak. A kapacitásbővítések meredeken felgyorsultak, mióta a globális járműeladások EV-része jelentősnek tűnt. A kumulált kapacitás 129 végén elérte a 2018 GWh-t. A Counterpoint Research szerint az elektromos járművek kumulált akkumulátor-gyártási kapacitása 800-re várhatóan közel 2025 GWh-ra nő, ami főként a vezető szereplők terjeszkedésének köszönhető.
Akkumulátor Gigafactories
Akkumulátor GigaFactory Európában

Akkumulátor GigaFactory Európában | https://www.orovel.net/insights/li-on-battery-gigafactories-in-europe-june-2020

Akkumulátor gyártás

A cella összeszerelésének első lépése az aktív anyagot, vezető anyagot és polimer kötőanyagot tartalmazó oldószerben lévő szuszpenzió réz filmre vagy alumínium fóliára (zagy előállítása és bevonása) leválasztása. Ezt követi az elektródák szárítása, naptározása és méretezése. A kívánt elektrokémiai teljesítmény elérése érdekében az akkumulátor elektródák többlépcsős gyártási folyamatát szorosan ellenőrizni kell. Az iszapok egy nagyon összetett szuszpenziós rendszer, amely nagy százalékban tartalmaz különféle vegyi anyagok, méretű és alakú szilárd részecskéket erősen viszkózus közegben. A hígtrágya alapos keverése elengedhetetlen a homogenitás érdekében. A hígtrágyák reológiai tulajdonságai befolyásolják a fontos tulajdonságokat: a hígtrágya stabilitása, a könnyű keverés és a bevonat teljesítménye, amelyek hatással vannak a kész elektródákra. Az összetétel és az alkalmazott feldolgozási körülmények hatással lehetnek a kapott szuszpenzió reológiájára. A sűrűség és a viszkozitás számszerűsíti az áramlási tulajdonságokat, és jellemzi a mintán belüli szerkezet mértékét, valamint azt, hogy a szilárd vagy folyadékszerű viselkedés mennyire dominál. Az elektródagyártási folyamatban a folyamat közbeni alkotóelemek viszkozitása különösen jelentős, és kritikus szerepet játszik az akkumulátor gyártási folyamataiban, például a bevonatban. A polimer kötőanyag-oldat viszkozitása befolyásolja a bevonat teljesítményét. Ez befolyásolja a porok könnyű diszpergálódását, a keveréshez szükséges teljesítményt és az egyenletes bevonat felvitelének sebességét. A porózus elektródelmélet (PET) azt sugallja, hogy a pozitív elektróda sűrűség releváns a lítium-ion akkumulátor cellák teljes teljesítményén, amelyet kísérletek igazoltak. A nagy pozitív elektródasűrűségű sejtek kissé nagyobb kisülési kapacitást mutatnak alacsony áramsebesség mellett, de nagy áramsebesség mellett az alacsony pozitív elektródsűrűségű cellák jobb teljesítményt mutatnak.

Az akkumulátor gyártási lépései

Az akkumulátorgyártás lépései

BatteryBits közepesen | https://medium.com/batterybits/battery-manufacturing-basics-from-catls-cell-production-line-part-1-d6bb6aa0b499

Problémanyilatkozat

A zagy alkotóelemeinek diszperziója és állapotuk, amelyek meghatározzák az iszap fizikai tulajdonságait, kritikus fontosságúak a lítium-ion akkumulátorok előállításához szükséges keverési és bevonási folyamatok megtervezésében és fejlesztésében.

  • A lítium-ion akkumulátor (LIB) elektród-iszapok szokásos gyártási módszerei szakaszos vagy kvázi folyamatos folyamatokon alapulnak.
  • A folyamatos keverési folyamat az összes folyékony és szilárd alkotóelem ellenőrzött adagolását és a szilárd részecskék mikroeloszlását jelenti a folyékony fázisban.

A sejtek érzékeny kémiája azt jelenti, hogy az idő- és költségmegtakarítás nem érhető el a minőség rovására, amelynek nagyon magasnak kell maradnia. Az adagolási folyamatok optimalizálása érdekében a sűrűség és a viszkozitás ellenőrzése biztosítja a konzisztenciát, a minőséget és a jelentős anyagköltségeket. A folyamatvezérlés és a folyamatos keverési folyamat nyomon követhetősége javítható a sűrűség és a viszkozitás inline monitorozásával és ellenőrzésével. Az in-line integráció által támogatott automatizálás lehetővé teszi az összes folyamat optimalizálását a gyártósorokon, hogy az akkumulátorok gyártása gyorsabb legyen az egyre növekvő igények kielégítése érdekében.

Folyamat kihívások

Fontos elektród-hígtrágya paraméterek figyelése és ellenőrzése - a sűrűség és a viszkozitás rendkívül fontos a nagy teljesítményű elektródák fejlesztése és gyártása, valamint gyártása során. Fő okok:

  • A hígtrágya keverése során a szükségtelen keverés tönkremegy, és idővel lerontja a belső szerkezeteket. A cél az összetevők alapos keveredése, maximális homogenitás mellett, a részecskék felbomlása nélkül. A sűrűség-szabályozás biztosítja a helyes anyagösszetételt és az alkotórész-frakciót, a viszkozitás-szabályozás pedig biztosítja a hígtrágyakészítési folyamat konzisztenciáját.
  • A nagy viszkozitású iszap problémákat okoz a bevonási folyamatban, és a rossz diszpergálhatóság alacsony film egyenletességet eredményez. A bevonat vastagságának egyenletessége és a rétegsűrűség kulcsfontosságú az akkumulátor élettartamának (újratöltési ciklusának) és ionátviteli sebességének ellenőrzéséhez, míg a rétegvastagság szabályozása lehetővé teszi egy kisebb akkumulátor létrehozását. A viszkozitás szabályozása elengedhetetlen a homogén bevonatvastagság és a minimális bevonatvastagság eltérés eléréséhez.
  • Az akkumulátor-iszap magasabb viszkozitása növeli az ülepedés ellenállását álló helyzetben és vastagabb elektróda-fóliát biztosít a bevonaton. A magasabb viszkozitás szintén megnehezítheti a bevonási folyamat ellenőrzését, ami szabálytalan bevonathoz és változó réteg-sűrűséghez vezethet, ami viszont változó ionátviteli sebességet és ezáltal kiszámíthatatlan akkumulátor-élettartamot (és kiszámíthatatlan újratöltési ciklusidőt) eredményez.
  • Az elektródsűrűség hatással van a ciklus teljesítményére és visszafordíthatatlan kapacitásvesztésre a lítium-ion akkumulátorokban. Felügyelni és ellenőrizni kell a megfelelő tartományokon belül a naptári folyamat követelményei alapján.

Rheonics javaslata

Az automata soros viszkozitásmérés és -szabályozás elengedhetetlen az elektróda-zagy paramétereinek ellenőrzéséhez az akkumulátorgyártási folyamat zagy-előkészítési, bevonási és szárítási szakaszaiban, míg az elektróda sűrűségét a naptári szakaszban szorosan figyelemmel kell kísérni a jobb akkumulátor-teljesítmény érdekében. A Rheonics a következő megoldásokat kínálja a folyamatvezérléshez és az optimalizáláshoz a többlépcsős akkumulátorgyártási folyamatban:

  1. Sorban Viszkozitás mérések: Rheonics 'SRV A egy széles körű, sorban lévő viszkozitásmérő eszköz, beépített folyadékhőmérséklet-méréssel, és képes bármilyen folyamatáram viszkozitásváltozásának valós időben történő kimutatására.
  2. Sorban Viszkozitás és sűrűség mérések: Rheonics 'SRD egy egyidejű, egyidejű sűrűség és viszkozitásmérő eszköz, beépített folyadék hőmérséklet méréssel. Ha a sűrűségmérés fontos a műveletekhez, akkor az SRD a legjobb érzékelő, amely kielégíti az igényeit, az SRV-hez hasonló működési képességekkel, valamint a pontos sűrűségmérésekkel.
Az akkumulátor termelés optimalizálása

A Rheonics előnye

Kompakt forma-tényező

A Rheonics SRV és SRD nagyon kicsi a tényező az egyszerű OEM és utólagos felszereléshez. Ez lehetővé teszi a könnyű integrációt bármilyen folyamatáramba, rendkívül egyszerűen.

Nincs nyomásesés a folyamat vonalát

A Rheonics SRV és SRD jelentéktelen nyomásesést okoz a folyamatban. A viszkozitás és a sűrűség mérése rendkívül pontos és megismételhető newtoni, valamint nem newtoni, egy- és többfázisú folyadékokban.

 

Nem érzékeny a beépítési körülményekre: Bármely konfiguráció lehetséges

A Rheonics SRV és SRD egyedi szabadalmaztatott koaxiális rezonátort használ, amelyben az érzékelők két vége egymással ellentétes irányba csavar, megszüntetve a szerelési reakció nyomatékát, és ezáltal teljesen érzéketlenek a beépítési körülményekre.

 

Pontos, gyors és megbízható mérések

A kifinomult, szabadalmaztatott harmadik generációs elektronika meghajtja ezeket az érzékelőket, és kiértékeli reagálásukat. Rendkívül gyors és robosztus elektronika az átfogó számítási modellekkel kombinálva teszi a Rheonics eszközöket az ipar egyik leggyorsabb és legpontosabb eszközévé. Az SRV és az SRD valós idejű, pontos viszkozitást (és sűrűséget az SRD-vel) másodpercenként mérést ad, és az áramlási sebesség változásai nem befolyásolják őket!

 

Kiváló érzékelő kialakítás és technológia

A Rheonics SRD és SRV nagyon kicsi a tényező az egyszerű OEM és utólagos felszereléshez. Ez lehetővé teszi a könnyű integrációt bármilyen folyamatáramba, rendkívül egyszerűen. Könnyen tisztíthatók, nem igényelnek karbantartást vagy újrakonfigurálást, és tökéletesen kompatibilisek az ipari kommunikációs rendszerekkel. Mindkét érzékelő ipari szabványú technológiai csatlakozással kapható, mint például a ¾ ”NPT és az 1” Tri-clamp, amely lehetővé teszi az üzemeltetők számára, hogy a meglévő hőmérsékleti érzékelőket a gyártósorukban SRV-vel vagy SRD-vel cseréljék. a hőmérséklet mérése a beépített Pt1000 segítségével (DIN EN 60751 AA, A, B osztály rendelkezésre áll).

 

SRD: Egyszeres műszer, hármas funkció

A Rheonics 'SRD egyedülálló termék, amely három különböző készüléket helyettesít a viszkozitás, a sűrűség és a hőmérséklet mérésére. Ez kiküszöböli a három különféle műszer egymásba helyezésének nehézségeit, és rendkívül pontos és megismételhető méréseket biztosít a legnehezebb körülmények között.

 

Az igényeknek megfelelő elektronika

A robbanásbiztos adószekrényben és a DIN sínre szerelhető kis méretű érzékelő elektronika lehetővé teszi a könnyű beillesztést a folyamatvezetékekbe és a gépek belső berendezésébe.

 

Könnyen integrálható

Az érzékelő elektronikában alkalmazott több analóg és digitális kommunikációs módszer egyszerűvé teszi az ipari PLC-hez és a vezérlőrendszerekhez történő csatlakoztatást.

 

ATEX és IECEx megfelelőség

A Rheonics gyújtószikramentes érzékelőket kínál, amelyeket az ATEX és az IECEx tanúsít, veszélyes környezetben történő felhasználásra. Ezek az érzékelők megfelelnek az alapvető egészségvédelmi és biztonsági követelményeknek, amelyek a robbanásveszélyes környezetben történő felhasználásra szánt felszerelések és védelmi rendszerek tervezésére és felépítésére vonatkoznak.

A Rheonics rendelkezik a gyújtószikramentes és robbanásbiztos tanúsítással egy létező érzékelő testreszabását is, lehetővé téve ügyfeleink számára, hogy elkerüljék az alternatívák azonosításával és tesztelésével kapcsolatos időt és költségeket. Egyedi érzékelők biztosíthatók olyan alkalmazásokhoz, amelyekhez egy egységre van szükség, akár több ezer egységre is; a hetek átfutási időivel szemben a hónapokkal.

Rheonika SRV & SRD mind ATEX, mind IECEx tanúsítvánnyal rendelkeznek.

ATEX (2014/34 / EU) tanúsítvánnyal

A Rheonics ATEX tanúsítvánnyal rendelkező, gyújtószikramentes érzékelői megfelelnek az ATEX 2014/34 / EU irányelvnek, és a belső biztonság szempontjából tanúsítottak. Az ATEX irányelv meghatározza az egészségre és a biztonságra vonatkozó minimum- és alapvető követelményeket a veszélyes légkörben dolgozó munkavállalók védelme érdekében.

A Rheonics ATEX tanúsítvánnyal rendelkező érzékelőit Európában és nemzetközi szinten is elismerték. Valamennyi ATEX tanúsított alkatrészt „CE” jelöléssel jelzik, hogy megfeleljenek.

IECEx tanúsítvánnyal

A Rheonics gyújtószikramentes érzékelőit az IECEx, a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság tanúsítja a robbanásveszélyes környezetben használt berendezésekre vonatkozó szabványok tanúsítására.

Ez egy nemzetközi tanúsítás, amely biztosítja a veszélyes területeken történő alkalmazás biztonságát. A Rheonics érzékelők tanúsítvánnyal rendelkeznek az Ex i belső biztonság szempontjából.

Implementáció

Közvetlenül telepítse az érzékelőt a folyamatáramba, hogy valós idejű viszkozitást és sűrűséget mérjen. Nincs szükség bypass-vonalra: az érzékelőt vonalba lehet meríteni, az áramlási sebesség és a rezgések nem befolyásolják a mérés stabilitását és pontosságát. Optimalizálja a keverési teljesítményt az ismételt, egymást követő és következetes tesztek elvégzésével a folyadékon.

A Rheonics megoldásainak integrációja az elektródák gyártási folyamatában

11

Javasolt termékek az alkalmazáshoz

• Széles viszkozitási tartomány - a teljes folyamat figyelemmel kísérése
• Megismételhető mérések mind newtoni, mind nem newtoni folyadékokban, egyfázisú és többfázisú folyadékokban
• Minden fém (316L rozsdamentes acél) konstrukció
• Beépített folyadék hőmérséklet mérés
• Kompakt forma-tényező az egyszerű telepítéshez a meglévő folyamatsorokban
• Könnyen tisztítható, nincs szükség karbantartásra vagy újrakonfigurációra

• Egyetlen eszköz a folyamat sűrűségének, viszkozitásának és hőmérsékletének mérésére
• Megismételhető mérések mind newtoni, mind nem newtoni folyadékokban, egyfázisú és többfázisú folyadékokban
• Minden fém (316L rozsdamentes acél) konstrukció
• Beépített folyadék hőmérséklet mérés
• Kompakt forma-tényező a meglévő csövekbe történő egyszerű telepítéshez
• Könnyen tisztítható, nincs szükség karbantartásra vagy újrakonfigurációra

Keresés