Ana İçeriğe Geç

Akü Üretimi - Akü Bulamacı Karıştırma ve Kaplama Hatlarının Yoğunluk ve Viskozite Kalite Kontrolü

Pil-üretim-üretim-optimizasyon-slurry-viskozite

Giriş

Lityum piller, modern yaşamın gereklerini ve konforunu güvenlik ve güvenilirlikle çalışır halde tutar. Tüketici elektroniği gücü, Elektrikli Araç (EV) gücü, güneş enerjisi depolama, UPS, uzak konumlardaki alarm sistemleri, mobilite ekipmanı ve taşınabilir güç paketleri gibi gerçek dünyadaki uygulamaların uzun bir listesine sahipler. Şu anda, bu pil teknolojisi, karayolu taşımacılığında ve yenilenebilir enerjinin enerji depolamasında devrimin eşiğinde. Pil performansı ve ömrü, elektrikli araçlar için bir darboğazın yanı sıra pazara nüfuz etmek için sabit elektrik enerjisi depolama sistemleri oluşturmaktadır. Bir şey zaten çok net: pil üretim operasyonu boyunca süreçlerin, hedef özelliklere ulaşmak ve kaliteyi sürdürmek için optimize edilmesi gerekiyor.

Northvolt-Ett-2000
Pil GigaFabrika | Kuzey Volt AB

Pil üreticilerinin hedefleri

Sürdürülebilirlik – Daha az enerji ve hammadde tüketimi

Pil üreticileri çevresel ayak izlerini mümkün olduğunca azaltmayı amaçlar. Pil hücresi üretimine güç sağlamak için temiz enerji kullanan dairesel bir üretim yaklaşımı ve bilinçli hammadde kaynakları gereklidir.

Bazıları, "döngüyü kapatmak" için ömrünü tamamlamış pilleri geri dönüştürmenin ve malzemeleri yeniden üretime geri dönüştürmenin yollarını arıyor.

İstikrarlı, rekabetçi üretim süreci

Tüm pil çözümlerinde hücre “en küçük ortak payda” olarak bulunur. Daha yüksek kapasite için, bir pil, seri ve paralel bağlı birçok küçük hücreden oluşur. Pil üretimi dünyasında, bu özellikle doğrudur - hiçbir pil takımı en zayıf hücresinden daha güçlü değildir.

En iyi ve en kötü hücrelerin çevrim ömrü ve kalitesinde önemli bir fark olabilir. Üretim süreçlerini tekrarlayarak ve stabilize ederek, zorlu uygulamalarda pil çözümleri daha kaliteli olacaktır.

Üretim kapasitesini artırmak

CATL, Panasonic, LG Chem, Samsung SDI ve SK Innovation gibi önde gelen pil üreticileri, küresel otomobil OEM'lerinden sipariş almak için savaşıyor. Bunu yaparken de birbirlerine mükemmel bir teşvik sağlıyorlar. Küresel araç satış hacminin EV kısmı önemli görünmeye başladığından beri kapasite artışları keskin bir şekilde hızlandı. 129'in sonunda kümülatif kapasite 2018 GWh'ye ulaştı. Counterpoint Research'e göre, elektrikli araçların kümülatif pil üretim kapasitesinin, başta en iyi oyuncuların genişlemesiyle birlikte 800 yılına kadar yaklaşık 2025 GWh'ye çıkması bekleniyor.
Pil Gigafabrikaları
Avrupa'da Pil Giga Fabrikaları

Pil Giga Avrupa'daki Fabrikalar | https://www.orovel.net/insights/li-on-battery-gigafactories-in-europe-june-2020

Pil Üretimi

Hücre montajının ilk aşaması, bir çözücü içinde aktif malzeme, iletken malzeme ve polimerik bağlayıcı içeren bir süspansiyonun bir bakır film veya bir alüminyum film (bulamaç hazırlama ve kaplama) üzerine biriktirilmesidir. Bunu elektrotların kurutulması, kalenderlenmesi ve boyutlandırılması izler. Arzu edilen elektrokimyasal performansı sağlamak için, pil elektrotlarının çok adımlı üretim sürecinin yakından kontrol edilmesi gerekir. Bulamaçlar, oldukça viskoz bir ortamda farklı kimyasallardan, boyutlardan ve şekillerden büyük oranda katı partikül içeren çok karmaşık bir süspansiyon sistemidir. Homojenlik için bulamacın iyice karıştırılması esastır. Bulamaçların reolojik özellikleri önemli özellikleri etkiler: bitmiş elektrotları etkileyen bulamaç stabilitesi, karıştırma kolaylığı ve kaplama performansı. Bileşim ve uygulanan işlem koşulları, elde edilen süspansiyonun reolojisi üzerinde bir etkiye sahip olabilir. Yoğunluk ve viskozite, akış özelliklerini nicelendirir ve numune içindeki yapı derecesini ve katı veya sıvı benzeri davranışın hakim olma derecesini karakterize eder. Elektrot üretim sürecinde, proses içi bileşenlerin viskozitesi özellikle önemlidir ve kaplama gibi pil üretim proseslerinde kritik bir rol oynar. Polimerik bağlayıcı çözeltinin viskozitesi, kaplama performansını etkiler. Tozların içinde dağılma kolaylığını, karıştırma için gereken gücü ve üniform kaplamanın uygulama hızını etkiler. Gözenekli Elektrot Teorisi (PET), pozitif elektrot yoğunluğunun, Lityum-iyon pil hücrelerinin genel performansı üzerindeki ilişkisini, deneylerle doğrulanmış olduğunu önermektedir. Yüksek pozitif elektrot yoğunluğuna sahip hücreler, düşük akım hızlarında biraz daha yüksek deşarj kapasitesi gösterir, ancak yüksek akım hızlarında, düşük pozitif elektrot yoğunluğuna sahip hücreler daha iyi bir performans gösterir.

Pil üretim sürecindeki adımlar

Pil Üretimindeki Adımlar

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

Sorun bildirimi

Bulamaçların fiziksel özelliklerini belirleyen bulamaç bileşenlerinin ve bunların durumlarının dağılımı, lityum iyon pillerin üretilmesi için karıştırma ve kaplama işlemlerinin tasarımında ve geliştirilmesinde kritik öneme sahiptir.

  • Lityum-İyon Pil (LIB) elektrot bulamaçları için geleneksel üretim yöntemleri, parti veya yarı sürekli işlemlere dayanmaktadır.
  • Sürekli karıştırma işlemi, tüm sıvı ve katı bileşenlerin kontrollü dozlanması ve katı fazların sıvı fazdaki mikro dağılımından oluşur.

Hücrelerin hassas kimyası, zaman ve maliyet tasarrufunun, çok yüksek kalması gereken kalite pahasına gelemeyeceği anlamına gelir. Parti işlemlerini optimize etmek için yoğunluk ve viskoziteyi kontrol etmek tutarlılık, kalite ve önemli malzeme maliyeti tasarrufu sağlar. Sürekli karıştırma işleminin proses kontrolü ve izlenebilirliği, yoğunluk ve viskozitenin satır içi izlenmesi ve kontrolü ile geliştirilebilir. Hat içi entegrasyon tarafından desteklenen otomasyon, üretim sürecindeki tüm süreçleri optimize ederek pil üretimini artan talepleri karşılamak için daha hızlı hale getirir.

Süreç Zorlukları

Önemli elektrot bulamaç parametrelerinin izlenmesi ve kontrolü - yoğunluk ve viskozite, yüksek performanslı elektrotların geliştirilmesi ve üretilmesi ve fabrikasyonunda son derece önemlidir. Anahtar nedenler:

  • Bulamacın karıştırılması sırasında gereksiz ajitasyon zamanla iç yapıları bozar ve bozar. Hedef, bileşenlerin maksimum homojenlikle ve partiküllerin kırılmadan tam olarak karıştırılmasını sağlamaktır. Yoğunluk kontrolü, doğru malzeme bileşimi ve bileşen fraksiyonu sağlar ve viskozite kontrolü, bulamaç hazırlama sürecinin tutarlılığını sağlar.
  • Yüksek viskoziteli bir bulamaç, kaplama işleminde sorunlara neden olur ve zayıf dağılabilirlik, düşük film homojenliği ile sonuçlanır. Kaplama kalınlığının ve katman yoğunluğunun tekdüzeliği, pilin kullanım ömrü (yeniden şarj döngüsü süresi) ve iyon aktarım hızı üzerinde kontrolü garanti etmek için çok önemlidir, katman kalınlığını düzenlemek daha küçük bir pilin oluşturulmasını sağlar. Homojen kaplama kalınlığı ve minimum kaplama kalınlığı sapmaları elde etmek için viskozite kontrolü esastır.
  • Akü bulamacının daha yüksek viskozitesi, beklemede tortulaşmaya karşı direnci arttırır ve kaplama üzerinde daha kalın bir elektrot filmi verir. Daha yüksek viskozite, kaplama işleminin kontrolünü zorlaştırabilir, muhtemelen düzensiz bir kaplama ve değişken katman yoğunluğuna yol açabilir, bu da değişken bir iyon aktarım hızı ve dolayısıyla öngörülemeyen pil ömrü (ve öngörülemeyen şarj döngüsü süresi) sağlar.
  • Elektrot yoğunluğunun lityum iyon pillerde çevrim performansı ve geri dönüşü olmayan kapasite kaybı üzerinde etkisi vardır. Takvimleme sürecindeki ihtiyaca göre uygun aralıklarda izlenmeli ve kontrol edilmelidir.

Rheonics'in Önerisi

Otomatik hat içi viskozite ölçümü ve kontrolü, akü üretim prosesinin bulamaç hazırlama ve kaplama ve kurutma aşamalarındaki elektrot bulamacı parametrelerini kontrol etmek için önemlidir, oysa daha iyi batarya performansı için elektrot yoğunluğunun takvim aşamasında yakından izlenmesi gerekir. Rheonics, çok adımlı pil üretim sürecinde proses kontrolü ve optimizasyonu için aşağıdaki çözümleri sunar:

  1. Çizgide viskozite ölçümler: Rheonics'in SRV'si bir dahili sıvı sıcaklığı ölçümüne sahip, geniş bir aralıktaki hat içi viskozite ölçüm cihazıdır ve herhangi bir proses akışı içindeki viskozite değişikliklerini gerçek zamanlı olarak tespit edebilir.
  2. Çizgide Viskozite ve Yoğunluk ölçümler: Rheonics'in SRD'si dahili sıvı sıcaklığı ölçümüne sahip sıralı aynı anda yoğunluk ve viskozite ölçüm cihazıdır. Yoğunluk ölçümü operasyonlarınız için önemliyse, SRD, doğru yoğunluk ölçümleriyle birlikte SRV'ye benzer operasyonel yeteneklerle ihtiyaçlarınızı karşılayacak en iyi sensördür.
Pil üretim optimizasyonu

Rheonics'in Avantajı

Kompakt form faktörü

Rheonics SRV ve SRD, basit OEM ve sonradan kurulum için çok küçük bir form faktörüne sahiptir. Herhangi bir işlem akışına kolaylıkla kolaylıkla entegrasyon sağlar.

Basınç düşmesi yok işlem hattı

Rheonics'in SRV ve SRD, proses hattında önemsiz basınç düşüşüne neden olur. Viskozite ve yoğunluk ölçümleri, Newtonian ve Newtonian olmayan, tek ve çok fazlı akışkanlarda son derece hassastır ve oldukça tekrarlanabilir.

 

Montaj koşullarına duyarsız: Her türlü yapılandırma mümkündür

Rheonics SRV ve SRD, sensörlerin iki ucunun zıt yönlerde büküldüğü, montajlarındaki reaksiyon momentlerini iptal ettiği ve böylece montaj koşullarına tamamen duyarsız bıraktığı benzersiz patentli koaksiyel rezonatör kullanır.

 

Doğru, hızlı ve güvenilir ölçümler

Gelişmiş, patentli 3. nesil elektronik cihazlar bu sensörleri yönlendirir ve yanıtlarını değerlendirir. Ultra hızlı ve sağlam elektronik, kapsamlı hesaplama modelleriyle birlikte Rheonics cihazlarını sektördeki en hızlı ve en doğru cihazlardan biri haline getirir. SRV ve SRD, her saniye gerçek zamanlı, doğru viskozite (ve SRD ile yoğunluk) ölçümleri verir ve akış hızı değişikliklerinden etkilenmez!

 

Üstün sensör tasarımı ve teknolojisi

Rheonics SRD ve SRV, basit OEM ve sonradan kurulum için çok küçük bir form faktörüne sahiptir. Herhangi bir işlem akışına kolaylıkla kolaylıkla entegrasyon sağlar. Temizlemesi kolaydır ve bakım veya yeniden yapılandırma gerektirmezler ve endüstriyel iletişim sistemleriyle mükemmel uyumludurlar. Her iki sensör de standard ”NPT ve 1” Tri-kelepçe gibi endüstri standardında proses bağlantılarına sahiptir; bu sayede operatörler, proses hattındaki mevcut bir sıcaklık sensörünü SRV veya SRD ile değiştirebilirler. dahili Pt1000 (DIN EN 60751 Sınıf AA, A, B mevcuttur) kullanarak sıcaklık ölçümü.

 

SRD: Tek cihaz, üçlü fonksiyon

Rheonics SRD, viskozite, yoğunluk ve sıcaklık ölçümleri için üç farklı cihazın yerini alan eşsiz bir üründür. Üç farklı cihazı bir arada yerleştirme zorluğunu ortadan kaldırır ve en zorlu koşullarda son derece hassas ve tekrarlanabilir ölçümler sağlar.

 

İhtiyaçlarınıza uyacak şekilde üretilen elektronik

Hem patlamaya dayanıklı verici muhafazasında hem de küçük form faktörlü DIN rayına montajda bulunan sensör elektroniği, proses boru hatlarına ve makinelerin iç donanım dolaplarına kolay entegrasyon sağlar.

 

Kolay entegrasyon

Sensör elektroniğinde uygulanan çoklu Analog ve dijital iletişim yöntemleri, endüstriyel PLC ve kontrol sistemlerine bağlantıyı kolay ve basit hale getirir.

 

ATEX ve IECEx Uyumluluğu

Rheonics, tehlikeli ortamlarda kullanım için ATEX ve IECEx tarafından onaylanmış kendinden güvenlikli sensörler sunar. Bu sensörler, potansiyel olarak patlayıcı ortamlarda kullanılması amaçlanan ekipman ve koruyucu sistemlerin tasarımı ve yapımı ile ilgili temel sağlık ve güvenlik gerekliliklerine uygundur.

Rheonics tarafından tutulan kendinden güvenlikli ve patlamaya dayanıklı sertifikalar, mevcut bir sensörün özelleştirilmesine izin vererek, müşterilerimizin bir alternatifin tanımlanması ve test edilmesiyle ilgili zaman ve maliyetlerden kaçınmasına izin verir. Binlerce birime kadar bir ünite gerektiren uygulamalar için özel sensörler sağlanabilir; aylara göre hafta kurşun süreleri ile.

Reonik SRV & SRD hem ATEX hem de IECEx sertifikalıdır.

ATEX (2014/34 / EU) Sertifikalı

Rheonics'in ATEX sertifikalı Kendinden Güvenli sensörleri, ATEX Direktifi 2014/34 / EU ile uyumludur ve Ex ia için Dahili Güvenlik sertifikasına sahiptir. ATEX direktifi, tehlikeli atmosferlerde çalışan işçileri korumak için sağlık ve güvenlikle ilgili asgari ve temel gereksinimleri belirtir.

Rheonics'in ATEX sertifikalı sensörleri, Avrupa'da ve uluslararası alanda kullanım için kabul edilmektedir. Tüm ATEX sertifikalı parçalar, uyumluluğu belirtmek için "CE" ile işaretlenmiştir.

IECEx Sertifikalı

Rheonics'in kendinden emniyetli sensörleri, patlayıcı ortamlarda kullanım için ekipmanla ilgili standartların belgelendirilmesi için Uluslararası Elektroteknik Komisyonu IECEx tarafından onaylanmıştır.

Bu, tehlikeli alanlarda kullanım için güvenlik uyumluluğu sağlayan uluslararası bir sertifikadır. Rheonics sensörleri Ex i.

Uygulama

Gerçek zamanlı viskozite ve yoğunluk ölçümleri yapmak için sensörü doğrudan proses akışınıza kurun. Baypas hattına gerek yoktur: sensör hatta daldırılabilir, akış hızı ve titreşimler ölçüm stabilitesini ve doğruluğunu etkilemez. Sıvı üzerinde tekrarlanan, ardışık ve tutarlı testler sağlayarak karıştırma performansını optimize edin.

Elektron üretim sürecinde Rheonics'in çözüm entegrasyonu

11

Uygulama için önerilen ürünler

• Geniş viskozite aralığı - tüm süreci izleyin
• Hem newtonian hem de newtonian olmayan akışkanlarda, tek fazlı ve çok fazlı akışkanlarda tekrarlanabilir ölçümler
• Tüm metal (316L Paslanmaz Çelik) konstrüksiyon
• Dahili sıvı sıcaklığı ölçümü
• Mevcut proses hatlarına kolay kurulum için kompakt form faktörü
• Kolay temizlenir, bakım veya yeniden yapılandırma gerekmez

• Proses yoğunluğu, viskozite ve sıcaklık ölçümü için tek cihaz
• Hem newtonian hem de newtonian olmayan akışkanlarda, tek fazlı ve çok fazlı akışkanlarda tekrarlanabilir ölçümler
• Tüm metal (316L Paslanmaz Çelik) konstrüksiyon
• Dahili sıvı sıcaklığı ölçümü
• Mevcut borulara basit kurulum için kompakt form faktörü
• Kolay temizlenir, bakım veya yeniden yapılandırma gerekmez

Ara