Preskoči na glavni sadržaj
+41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (SAD)     

Proizvodnja akumulatora - Kontrola kvaliteta gustoće i viskoznosti linija za miješanje i prevlačenje akumulacije

Baterije-proizvodnja-proizvodnja-optimizacija-viskoznost kaše

Uvod

Litijeve baterije održavaju sigurnost i pouzdanost suvremenog života i udobnost suvremenog života. Imaju dugački popis aplikacija u stvarnom svijetu - potrošačku elektroniku, električnu energiju (EV), solarnu pohranu energije, UPS, alarmne sustave na udaljenim lokacijama, opremu za mobilnost i prijenosne napajanje. Trenutno je ova tehnologija baterija na rubu revolucije u cestovnom prometu i skladištenju obnovljive energije. Učinkovitost i radni vijek baterije predstavljaju usko grlo za električna vozila, kao i stacionarne sustave za skladištenje električne energije koji prodiru na tržište. Jedno je već potpuno jasno: procese tijekom cijele proizvodnje baterija moraju biti optimizirani kako bi se postigla ciljna svojstva i održala kvaliteta.

Northvolt-Ett-2000
Baterija GigaFactory | NorthVolt AB

Ciljevi proizvođača baterija

Održivost – Smanjena potrošnja energije i sirovina

Proizvođači baterija nastoje što je više moguće smanjiti svoj ekološki otisak. Potreban je kružni proizvodni pristup, korištenje čiste energije za napajanje proizvodnje baterijskih ćelija i savjestan izvor sirovina.

Neki traže načine za recikliranje baterija na kraju vijeka trajanja i recikliranje materijala natrag u proizvodnju kako bi "zatvorili petlju".

Stabilan, konkurentan proizvodni proces

Sva rješenja baterija imaju ćeliju kao "najmanji zajednički nazivnik". Za veći kapacitet, baterija se sastoji od mnogo malih ćelija povezanih serijski i paralelno. U svijetu proizvodnje baterija, to je posebno istinito – niti jedna baterija nije jača od svoje najslabije ćelije.

Može postojati značajna razlika u životu ciklusa i kvaliteti najboljih i najgorih stanica. Ponavljanjem i stabilizacijom proizvodnih procesa rješenja baterija u zahtjevnim aplikacijama bit će kvalitetnija.

Povećanje proizvodnih kapaciteta

Vodeći proizvođači baterija, uključujući CATL, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI i SK Innovation, bore se za dobivanje narudžbi svjetskih proizvođača originalne opreme automobila. Pritom jedni drugima daju izvrstan poticaj. Proširenje kapaciteta naglo se ubrzalo otkako je udio EV u globalnoj prodaji vozila počeo izgledati značajno. Kumulativni kapacitet dosegao je 129 GWh na kraju 2018. Prema Counterpoint Research-u, očekuje se da će se kumulativni kapacitet proizvodnje baterija za električna vozila povećati na gotovo 800 GWh do 2025., uglavnom vođen ekspanzijom vodećih igrača.
Gigafabrike baterija
GigaTvornice baterija u Europi

GigaTvornice baterija u Europi | https://www.orovel.net/insights/li-on-battery-gigafactories-in-europe-june-2020

Proizvodnja baterija

Prvi korak u sastavljanju ćelije je taloženje suspenzije koja sadrži aktivni materijal, provodni materijal i polimerno vezivo u otapalu na bakreni film ili aluminijski film (priprema suspenzije i premaz). Nakon toga slijedi sušenje, kalendariranje i dimenzioniranje elektroda. Da bi se postigle poželjne elektrokemijske performanse, višestepeni postupak proizvodnje baterijskih elektroda mora se pomno kontrolirati. Kašice su vrlo složen sustav suspenzije koji sadrži velik postotak čvrstih čestica različitih kemikalija, veličina i oblika u visoko viskoznom mediju. Temeljito miješanje kaše neophodno je za homogenost. Reološka svojstva kaše utječu na važne atribute: stabilnost kaše, lakoću miješanja i performanse prevlake, koji utječu na gotove elektrode. Sastav i primijenjeni uvjeti obrade mogu utjecati na reologiju nastale suspenzije. Gustoća i viskoznost kvantificiraju svojstva protoka i karakteriziraju stupanj strukture unutar uzorka i mjeru u kojoj dominira ponašanje nalik krutini ili tekućini. U procesu proizvodnje elektroda, viskoznost sastojaka u procesu posebno je značajna i igra presudnu ulogu u procesima izrade baterija, poput nanošenja premaza. Viskoznost otopine polimernog veziva utječe na performanse premaza. Utječe na lakoću raspršivanja praha unutar njega, snagu potrebnu za miješanje i brzinu nanošenja jednoličnog premaza. Teorija poroznih elektroda (PET) sugerira značaj pozitivne gustoće elektroda na ukupne performanse litij-ionskih baterijskih ćelija, što je potvrđeno eksperimentima. Stanice s velikom pozitivnom gustoćom elektroda pokazuju malo veći kapacitet pražnjenja pri malim brzinama struje, ali pri visokim brzinama struje stanice s niskom pozitivnom gustoćom elektroda pokazuju bolje performanse.

Koraci u procesu proizvodnje akumulatora

Koraci u proizvodnji baterija

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

Izjava o problemu

Disperzija sastojaka gnoja i njihova stanja koja određuju fizička svojstva suspenzija kritična su u projektiranju i razvoju procesa miješanja i prevlačenja za proizvodnju litij-ionskih baterija.

  • Konvencionalne metode proizvodnje litij-jonskih akumulatora (LIB) elektrode u gnojnici temelje se na serijskim ili kvazi neprekidnim postupcima.
  • Proces kontinuiranog miješanja sastoji se od kontroliranog doziranja svih tekućih i krutih komponenti i mikro raspodjele čvrstih čestica u tekućoj fazi.

Osjetljiva kemija ćelija znači da ušteda vremena i troškova ne može doći na štetu kvalitete, koja mora ostati vrlo visoka. Kontrola gustoće i viskoznosti za optimizaciju šaržnih procesa osigurava konzistentnost, kvalitetu i značajne uštede materijala. Kontrola procesa i sljedivost kontinuiranog postupka miješanja mogu se poboljšati pomoću linijskog nadzora i kontrole gustoće i viskoznosti. Automatizacija podržana integriranom integracijom omogućava optimiziranje svih procesa na cijeloj proizvodnoj liniji kako bi se proizvodnja baterija brže ispunila rastuće potrebe.

Izazovi procesa

Nadzor i upravljanje važnim parametrima kaše elektroda - gustoća i viskoznost izuzetno su važni u razvoju i proizvodnji elektroda visokih performansi i njihovoj izradi. Ključni razlozi:

  • Tijekom miješanja kaše, nepotrebno miješanje s vremenom propada i razgrađuje unutarnje strukture. Cilj je postići temeljito miješanje sastojaka uz maksimalnu homogenost i bez lomljenja čestica. Kontrola gustoće osigurava ispravan sastav materijala i sastavne frakcije, a kontrola viskoznosti osigurava dosljednost procesa pripreme kaše.
  • Gusta smjesa visoke viskoznosti uzrokuje probleme u procesu premazivanja, a slaba disperzibilnost rezultira niskom ujednačenošću filma. Ujednačenost debljine premaza i gustoće sloja ključna je za jamčenje kontrole nad životnim vremenom (vrijeme ciklusa punjenja) i brzinom prijenosa iona baterije, dok reguliranje debljine sloja omogućuje stvaranje manje baterije. Kontrola viskoznosti je neophodna za postizanje homogene debljine premaza i minimalnih odstupanja debljine premaza.
  • Veća viskoznost akumulatorske suspenzije povećava otpornost na sedimentaciju kod stajanja i pruža deblji film elektroda na omotaču. Viša viskoznost također može otežati kontrolu postupka nanošenja, što može dovesti do nepravilne prevlake i gustoće sloja, što zauzvrat dovodi do promjenjive brzine prijenosa iona, a time i do nepredvidivog vremena trajanja baterije (i nepredvidivog vremena ciklusa ponovnog punjenja).
  • Gustoća elektroda utječe na performanse ciklusa i nepovratan gubitak kapaciteta u litij-ionskim baterijama. Treba ga pratiti i kontrolirati unutar odgovarajućih raspona na temelju zahtjeva u procesu kalendara.

Prijedlog reonice

Automatizirano mjerenje i kontrola viskoznosti ključna je za kontrolu parametara suspenzije elektroda u fazi pripreme gnoja i premazivanja i sušenja u procesu izrade akumulatora, dok gustoća elektroda mora biti pomno nadzirana u fazi kalendiranja radi bolje izvedbe baterije. Rheonics nudi sljedeća rješenja za kontrolu i optimizaciju procesa u procesu izrade baterija u više koraka:

  1. U redu Viskoznost mjerenja: Rheonics 'SRV "široki je raspon, linijski uređaj za mjerenje viskoznosti s ugrađenim mjerenjem temperature tekućine i sposoban je otkriti promjene viskoznosti unutar bilo kojeg procesa u stvarnom vremenu.
  2. U redu Viskoznost i gustoća mjerenja: Rheonics 'SRD je linijski instrument za istovremeno mjerenje gustoće i viskoznosti s ugrađenim mjerenjem temperature tekućine. Ako je mjerenje gustoće važno za vaše operacije, SRD je najbolji senzor koji zadovoljava vaše potrebe, s operativnim mogućnostima sličnim SRV zajedno s preciznim mjerenjima gustoće.
Optimizacija proizvodnje baterija

Prednost reonice

Kompaktni faktor oblika

Rheonics 'SRV i SRD imaju vrlo mali faktor oblika za jednostavnu ugradnju u OEM i naknadu. Omogućuje vrlo jednostavnu integraciju u bilo koji tijek procesa.

Nema pada tlaka procesna linija

Reonics 'SRV i SRD uzrokuju neznatan pad tlaka u procesnoj liniji. Mjerenja viskoznosti i gustoće izuzetno su precizna i vrlo ponovljiva u Newtonovim, kao i ne-Newtonovim, jednofaznim i višefaznim tekućinama.

 

Neosjetljivo na uvjete ugradnje: Bilo koja konfiguracija je moguća

Rheonics SRV i SRD koriste jedinstveni patentirani koaksijalni rezonator u kojem se dva kraja senzora okreću u suprotnim smjerovima, poništavajući reakcijske zakretne momente na njihovom postavljanju i time ih čini potpuno neosjetljivim na uvjete montaže.

 

Precizna, brza i pouzdana mjerenja

Sofisticirana, patentirana elektronika 3. generacije pokreće ove senzore i procjenjuje njihov odgovor. Ultra brza i robusna elektronika u kombinaciji s sveobuhvatnim računalnim modelima čine uređaje Rheonics jednim od najbržih i najpreciznijih u industriji. SRV i SRD daju mjerenje stvarnog viskoziteta (i gustoće s SRD-om) u stvarnom vremenu svake sekunde i na njih ne utječu promjene protoka!

 

Vrhunski dizajn i tehnologija senzora

SRD i SRV tvrtke Rheonics imaju vrlo mali faktor oblika za jednostavnu ugradnju u OEM i naknadu. Omogućuje vrlo jednostavnu integraciju u bilo koji tijek procesa. Lako se čiste i ne zahtijevaju održavanje niti rekonfiguraciju, a savršeno su kompatibilni s industrijskim komunikacijskim sustavima. Oba su senzora dostupna s industrijskim standardnim procesnim vezama poput ¾ ”NPT i 1” Tri-stezaljkama koje operaterima mogu zamijeniti postojeći temperaturni senzor u svojoj procesnoj liniji s SRV ili SRD dajući vrlo vrijedne i djelotvorne informacije o procesnoj tekućini, poput gustoće i viskoznosti, osim točne mjerenje temperature pomoću ugrađenog Pt1000 (dostupni EN EN 60751 Klasa AA, A, B).

 

SRD: Jedan instrument, trostruka funkcija

Rheonics 'SRD jedinstven je proizvod koji zamjenjuje tri različita instrumenta za mjerenje viskoznosti, gustoće i temperature. Eliminira poteškoće u pronalaženju tri različita instrumenta i pruža izuzetno precizna i ponovljiva mjerenja u najtežim uvjetima.

 

Elektronika izgrađena kako bi odgovarala vašim potrebama

Dostupno u kućištu odašiljača otpornog na eksploziju i ugradnju na DIN šinu malog oblika, senzorska elektronika omogućuje jednostavnu integraciju u procesne cjevovode i unutar ormara opreme strojeva.

 

Lako se integrira

Višestruka analogna i digitalna komunikacijska metoda implementirana u senzorsku elektroniku čini povezivanje s industrijskim PLC i upravljačkim sustavima jednostavno i jednostavno.

 

Sukladnost s ATEX-om i IECEx-om

Rheonics nudi svojstveno sigurne senzore s certifikatom ATEX i IECEx za upotrebu u opasnim okruženjima. Ovi senzori udovoljavaju osnovnim zdravstvenim i sigurnosnim zahtjevima koji se odnose na dizajn i konstrukciju opreme i zaštitnih sustava namijenjenih za uporabu u potencijalno eksplozivnoj atmosferi.

Uvjerljivo sigurni i protueksplozijski certifikati koje posjeduje Rheonics također omogućuju prilagodbu postojećeg senzora, omogućavajući našim kupcima da izbjegnu vrijeme i troškove povezane s identificiranjem i testiranjem alternative. Prilagođeni senzori mogu se dobiti za aplikacije koje zahtijevaju od jedne jedinice do tisuće jedinica; s vremenima olova u odnosu na mjesece.

Reonika SRV & SRD su certificirani ATEX i IECEx.

Ovjereno ATEX (2014/34 / EU)

Imovinski sigurni senzori tvrtke Rheonics s ATEX certifikatom u skladu su s ATEX Direktivom 2014/34 / EU i certificirani su za istinsku sigurnost prema Ex ia. ATEX direktiva utvrđuje minimalne i bitne zahtjeve vezane uz zdravlje i sigurnost radi zaštite radnika zaposlenih u opasnim atmosferama.

Rheonics-ovi ATEX certificirani senzori prepoznati su za uporabu u Europi i u inozemstvu. Svi dijelovi s certifikatom ATEX označeni su s „CE“ da bi se ukazalo na sukladnost.

IECEx certificiran

Intenzivno sigurni senzori tvrtke Rheonics certificirani su od IECEx-a, Međunarodne elektrotehničke komisije za certificiranje standarda koji se odnose na opremu za uporabu u eksplozivnoj atmosferi.

Ovo je međunarodna certifikacija koja osigurava sigurnosnu usklađenost za upotrebu u opasnim područjima. Senzori Rheonics certificirani su za unutarnju sigurnost za Ex i.

Izvršenje

Izravno ugradite senzor u procesni tok za mjerenje viskoznosti i gustoće u stvarnom vremenu. Nije potrebna obilazna linija: senzor može biti uronjen u liniju, protok i vibracije ne utječu na stabilnost i točnost mjerenja. Optimizirajte performanse miješanja pružajući opetovana, uzastopna i dosljedna ispitivanja tekućine.

Integracija rješenja tvrtke Rheonics u proces proizvodnje elektroda

11

Predloženi proizvodi za primjenu

• Širok raspon viskoznosti - nadgledajte cjelovit postupak
• Ponovljiva mjerenja i u newtonovim i ne-newtonskim tekućinama, u jednofaznim i u više fazama
• Sva metalna konstrukcija (nehrđajući čelik 316L)
• Ugrađeno mjerenje temperature tekućine
• Kompaktni faktor oblika za jednostavnu ugradnju u postojeće procesne linije
• Lako se čisti, nije potrebno održavanje niti rekonfiguracija

• Pojedinačni instrument za mjerenje gustoće, viskoznosti i temperature
• Ponovljiva mjerenja i u newtonovim i ne-newtonskim tekućinama, u jednofaznim i u više fazama
• Sva metalna konstrukcija (nehrđajući čelik 316L)
• Ugrađeno mjerenje temperature tekućine
• Kompaktan oblik faktora za jednostavnu ugradnju u postojeće cijevi
• Lako se čisti, nije potrebno održavanje niti rekonfiguracija

Traži