Akkumulátori iszaptermelés monitorozása beépített viszkozitásmérőkkel és sűrűségmérőkkel

Tartalomjegyzék

• 1. Bevezetés
• 2. Az akkumulátorgyártás áttekintése
• 2.1 Akkumulátor-iszap és elektróda gyártása
• 2.2 A folyamatparaméterek szabályozásának fontossága
• 3. Rheonics beépített érzékelők
• 3.1 Ajánlott érzékelőelhelyezések
• 3.2 Összefüggés a laboratóriumi mérésekkel
• 3.3 Keverési adatok értelmezése
• 4. Referenciák

Az akkumulátorok központi szerepet játszanak a modern életben – okostelefonokat, elektromos járműveket és megújuló energiarendszereket működtetnek. Az akkumulátorok iránti kereslet növekedésével egyre fontosabbá válik a kiváló minőségű, hatékony és biztonságos gyártási módszerek iránti igény. Az akkumulátorgyártás egyik legfontosabb lépése az anód- és katódszuszpenzió egységes és pontos összetételének biztosítása.

A zagy tulajdonságainak még kis eltérései is olyan hibákhoz vezethetnek, amelyek csökkentik a teljesítményt, lerövidítik az akkumulátor élettartamát és növelik a környezeti terhelést. A viszkozitás és a sűrűség folyamatos ellenőrzése a gyártás során – különösen az elektródagyártás során – jelentősen javítja a végtermék minőségét és a termelési hatékonyságot.

Az akkumulátorgyártás általában három fő szakaszra oszlik:

1. Elektródagyártás (keverés, bevonatolás, szárítás, kalanderezés, hasítás, vákuumszárítás)
2. Cellák összeszerelése (rakás, csomagolás, elektrolit feltöltés)
3. Cellakikészítés (formázás, gáztalanítás, öregítés, tesztelés)

Minden szakasz több egységműveletet foglal magában, de az elektródagyártási szakasz az, ahol már a kezdetektől fogva biztosítani kell az állandó minőséget. Az akkumulátorcellák bevonatos elektródalapok halmából épülnek fel – így a teljes cella teljesítménye az egyes lapok minőségétől függ.

A folyamat az akkumulátorszuszpenzió elkészítésével kezdődik, amely aktív anyag, kötőanyagok, vezetőképes adalékanyagok és oldószerek keveréke. A katód- és anódszuszpenziók összetételükben különböznek, de mindkettő homogenitást és stabilitást igényel.

A zagykeverés nagy tartályokban történik, ahol olyan változók, mint a hőmérséklet, a keverési sebesség, a penge kialakítása és a légköri viszonyok mind befolyásolják a végső minőséget. Keverés után a zagyot (csöveken vagy lezárt tartályokon keresztül) a bevonóállomásra szállítják, ahol fémfóliákra viszik fel, amelyeket aztán megszárítanak és elektródalapokká dolgoznak fel.

Az RWTH Aachen jelentése [1] szerint a zagy minőségét meghatározó kulcsfontosságú tényezők a következők:

• A homogenitás
• Részecske méret
• Tisztaság
• Viszkozitás

Ezen paraméterek szigorú tűréshatárokon belül tartása elengedhetetlen az egyenletes, nagy teljesítményű akkumulátorok előállításához. Rheonics Az integrált érzékelők ezt azáltal teszik lehetővé, hogy folyamatos, valós idejű viszkozitás- és sűrűségmonitorozás—kiküszöböli az offline mintavételezésből adódó késedelmeket, és lehetővé teszi az azonnali korrekciós intézkedéseket.

Rheonics két fejlett, akkumulátorszuszpenziós és elektrolit alkalmazásokhoz kifejlesztett sorba épített érzékelőtípust kínál:

• SRV érzékelő – Viszkozitást és hőmérsékletet mér
• SRD-érzékelő – Egyidejűleg méri a viszkozitást, a sűrűséget és a hőmérsékletet

Mindkét érzékelőt úgy tervezték, hogy ellenálljon a kihívást jelentő ipari körülményeknek, és pontos, megbízható méréseket biztosítson közvetlenül a folyamatvezetékben vagy a tartályban.

Főbb előnyök:

• Folyamatos gyártósori monitorozás
• Nincs szükség újrakalibrálásra
• Kevesebb hulladék a mintavételi késedelmek csökkentésével
• Nagy pontosság és ismételhetőség
• Teljes folyamatautomatizálás engedélyezése

Rheonics Az érzékelők az akkumulátor-szuszpenzió és -bevonatolási folyamat több kulcsfontosságú szakaszában is telepíthetők:

• Bejövő nyersanyagokA viszkozitás vagy sűrűség ellenőrzése a gyártás megkezdése előtt.
• Keverő tartályokSzereljen be SRV-t a keverőbe a valós idejű viszkozitáskövetéshez. Segít a homogenitás, a formulációs hibák vagy a szennyeződés korai észlelésében.
• Tároló- és ellátótartályokHasználjon SRD-t a recirkulációs vezetékekben az üledékképződés megakadályozása és a stabil zagyösszetétel biztosítása érdekében.
• Bevonási folyamatAz SRV biztosítja az állandó zagyáramlást és bevonatvastagságot, ami közvetlenül befolyásolja az akkumulátor minőségét.
• SejttöltésMind az SRV, mind az SRD képes monitorozni az elektrolit áramlási jellemzőit, hogy biztosítsa a megfelelő nedvesítést és aktiválást a cella összeszerelése során.

Rheonics A nem newtoni folyadékszerű akkumulátorszuszpenzióban működő érzékelők valószínűleg nem ugyanazt a viszkozitásértéket adják, mint egy laboratóriumi viszkozitásmérő, például a rotációs mérők, mivel a technológiák nagyon eltérő nyírási sebességgel működnek. Rheonics Az SRV és SRD túlnyomórészt folyamatirányító műszerek. Leolvasásaikból a termelésben az alapértéktől való legkisebb eltérések is kimutathatók, ami ideálissá teszi őket a folyamatok monitorozására és szabályozására.

Ha azonban a laboratóriumi leolvasásokkal való összehangolás szükséges, létrehozható egy korrelációs modell, amely a soron belüli leolvasásokat a laboratóriumi eredményeknek megfelelően alakítja át. Ez a modell feltölthető az érzékelő firmware-ébe a valós idejű, beállított kimenet érdekében.

<p></p> Rheonics A keverőtartályokban található érzékelők nagyon hasznos információkat nyújtanak a folyamatról, a folyadékösszetétel változásáról és a folyamat általános teljesítményéről. A keverési folyamatok azonban zajt is okozhatnak a mérésekben, főként a viszkozitásban. Ez a zaj a folyamat fejlődését is jelezheti, mivel a mérési zaj csökkenése, ahogy a folyamat eléri az előírt viszkozitást, a rendszer homogenitásának mutatója. Az előírt tűréshatártól való későbbi eltérés műtermékekre, buborékokra vagy az iszap öregedésére utalhat. A viszkozitás és a sűrűség az előírt határértéken belül maradásának biztosítása kiváló módja annak megerősítésére, hogy a végtermék megfelel a minőségellenőrzés összetételi és konzisztenciacéljainak.

A valós idejű viszkozitási és sűrűségi adatok mélyreható betekintést nyújtanak a zagy viselkedésébe:

• Stabil viszkozitási értékek idővel következetes keveredést jelez.
• Hirtelen eltérések szennyeződésre, légbuborékokra vagy anyagkárosodásra utalhat.
• Alacsony mérés A célérték elérése során fellépő zaj homogenitást jelez.

[1] LÍTIUM-ION AKKUMULÁTOR CELLA GYÁRTÁSI FOLYAMAT. https://www.pem.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaaabdqbtk

[2] Az akkumulátor anyagai. https://www.freemantech.co.uk/applications/battery-materials

[3] Lítium-ion cella elektrolit feltöltése . https://www.youtube.com/watch?si=6ksqM2v-ksH7vB_z&v=ceUSPNzxwls