Nu de wereld steeds meer verschuift naar hernieuwbare energie, zijn batterijen een essentieel onderdeel geworden van energieopslag. De productie van batterijen van hoge kwaliteit vereist echter een complex proces dat verschillende productiefasen omvat, waaronder de verwerking van bulkmateriaal. De verwerking van poeders speelt een cruciale rol bij de productie van batterijen omdat het gaat om het transport, de opslag en de verwerking van poedermaterialen die worden gebruikt in batterijelektroden.
Poederverwerking bij batterijproductie
Nu de wereld steeds meer verschuift naar hernieuwbare energie, zijn batterijen een essentieel onderdeel geworden van energieopslag. De productie van batterijen van hoge kwaliteit vereist echter een complex proces dat verschillende productiefasen omvat, waaronder de verwerking van bulkmateriaal. De verwerking van poeders speelt een cruciale rol bij de productie van batterijen omdat het gaat om het transport, de opslag en de verwerking van poedermaterialen die worden gebruikt in batterijelektroden.
De verwerking vereist ook een delicaat evenwicht tussen het waarborgen van hun zuiverheid, het voorkomen van (kruis)besmetting en het handhaven van optimale omstandigheden voor hun fysische en chemische eigenschappen. Bovendien stimuleert de trend naar elektrische mobiliteit en energieopslag de vraag naar lithium en andere grondstoffen zoals kobalt, nikkel en mangaan, met name bij de productie van batterijen. In de veeleisende productieketen van batterijen is de levering van grondstoffen de eerste maar belangrijke stap voor de kwaliteit van het eindproduct.
Ook hier speelt de poederbehandeling een belangrijke rol in de levensduur en prestaties van de batterij. Naast explosieve beschermingsmaatregelen moet er ook rekening worden gehouden met insluitingsaspecten.
Productie van batterijmassa’s
Plant Partner realiseert en biedt state-of-the-art ontlaad-, transport- en doseertechnologieën voor de productie van diverse batterijcomponenten. Centraal staat de continue en nauwkeurige aanvoer van grondstoffen voor de productie van kathodes en anodes. De bescherming van de gebruikers en het product staat centraal. Onze klant is een bekende accufabrikant in Duitsland. Het geïnstalleerde combisysteem bestaat uit een anode- en kathodelijn. Beide lijnen bestaan uit twee afzonderlijke en onafhankelijke subsystemen. In wezen wordt in elk subsysteem hetzelfde proces uitgevoerd, beginnend bij de toevoerstations. In het systeem worden de poedercomponenten toegevoerd, getransporteerd en gedoseerd in een door de klant geleverd meng vat. Het poeder wordt vervolgens gebruikt in de volgende processtappen voor de productie van elektrodepasta voor lithium-ion batterijelektroden. In totaal werden er twee mengstations met bijbehorende producttoevoer geleverd.
Functionele beschrijving
De hoofdcomponenten voor de anode- en kathodematerialen worden geladen in stofvrije big bag-leegstations. Big bag-leegstations bestaan in essentie uit vier componenten: een verbindingssysteem als kerncomponent voor veilig lossen, een steuntafel om hangende ladingen vast te zetten, een frame voor de montage van het verbindingssysteem en een hefinrichting. De big bag-leegstations die bij de klant zijn geïmplementeerd, zijn bovendien uitgerust met een klontbreker, die agglomeraten en klonten verwijdert voordat ze worden getransporteerd en gedoseerd.
Eerst wordt de big bag aangesloten op het endless liner aansluitsysteem voor gesloten productverwerking. Dit systeem wordt gekenmerkt door een gedefinieerd, veilig verwerkingsproces met een logische volgorde van handelingen in een paar stappen, zodat de poeders gemakkelijk, ergonomisch en veilig kunnen worden verwerkt. Zelfs tijdens het verwisselen van big bags blijft het systeem gesloten voor de omgeving, zodat er geen productstof naar buiten kan komen. Hierdoor kan worden voldaan aan het vereiste OEB-4-niveau voor NMC-producten.
De materialen die nodig zijn voor de productie van batterijen, zoals roet en grafiet, zijn relatief niet-kritisch voor de operator en worden doorgaans verwerkt zonder specificaties voor het OEB-niveau. Voor het legen van deze producten werd echter het endless liner aansluitsysteem voor OEB-niveau 4 gebruikt, voornamelijk omwille van de reinheid van de omgeving en om mogelijke kruisbesmetting te voorkomen.
Kleine hoeveelheden van deze materialen worden aangeleverd in zakken van verschillende afmetingen en worden stofvrij geledigd. De zakken worden via een toevoer- en sluitsysteem in een afvoerstation met een handschoenkast ingevoerd. De zakken worden vervolgens geopend en geleegd via handschoenpoorten. De lege zakken worden via een zij ingang afgevoerd naar een liner.
Een kogelklep-zuigschoen met een roerwerk onder de glovebox brengt het product naar het pneumatische transportsysteem, waardoor een consistente bulkmateriaalkwaliteit en deeltjesgrootteverdeling wordt gegarandeerd.
In de volgende stap wordt het poeder met behulp van een vacuümtransportband (PCC) naar het doseerstation getransporteerd. De ProClean Conveyor PCC is een zeer efficiënte, zeer flexibele pneumatische transportband ontworpen voor lange transportafstanden en het veilig transporteren van explosieve of giftige materialen. Voor elk product wordt een apart transportsysteem gebruikt. De transportapparaten dienen ook als opslagvaten van waaruit gedoseerd wordt in het meng vat van de klant. De vereiste nauwkeurigheid werd gemakkelijk gehaald (primaire weging, terugtrekweging).
Als er meerdere materialen in een meng vat worden getransporteerd, gebeurt dit opeenvolgend volgens een vooraf gedefinieerd recept. Er kunnen maximaal drie verschillende vaste stoffen in het mobiele meng vat worden getransporteerd. Het aantal producten en transportapparaten kan indien nodig worden uitgebreid. Na elke afzonderlijke dosering wordt het doseerresultaat in het meng vat gecontroleerd met behulp van controleweging. Het meng vat bevindt zich in een afzuigcabine en is afgesloten met een pneumatisch bediend deksel. Het deksel is voorzien van aansluitingen voor componenten en ventilatie.
Vervolgens wordt in de menger van de klant de zogenaamde elektrodepasta geproduceerd door vloeistof toe te voegen. Deze pasta wordt in het verdere proces op een metalen substraat aangebracht, gedroogd en gesneden. Tussen de twee elektroden worden scheidingsfolies van poreuze kunststoffen aangebracht om kortsluiting te voorkomen. In de laatste stap worden de elektroden en scheiders in lagen op elkaar gestapeld en in een omhulsel geplaatst dat gevuld is met een elektrolyt dat ionen tussen de elektroden transporteert. Ten slotte wordt de behuizing verzegeld om lekkage van elektrolyten te voorkomen.
Recyclageproces
Niet alleen de productie van batterijen is een complex proces, maar recycling is ook een belangrijk aspect bij het verminderen van de milieu-impact van gevaarlijke chemicaliën. Er zijn echter verschillende uitdagingen die het recyclen van batterijen bemoeilijken. Zo is roet zowel een nuttige als potentieel gevaarlijke stof bij inademing. De fijne deeltjes kunnen in de longen terechtkomen en ademhalingsproblemen veroorzaken. Daarom moeten er veiligheidsmaatregelen worden genomen bij het gebruik van carbon black.
carbonzwart kan worden verkregen uit gebruikte batterijen via een recyclingproces dat pyrolyse wordt genoemd. Pyrolyse is de thermische ontbinding van organische materialen in een zuurstofvrije omgeving. In het geval van batterijen worden ze eerst mechanisch vermalen en gedemonteerd in hun afzonderlijke onderdelen. De batterijonderdelen worden vervolgens verhit in een oven onder zuurstofvrije omstandigheden. De hitte breekt de organische materialen in de batterij af, wat resulteert in een mengsel van vloeibare en gasvormige componenten en roet. Het resulterende mengsel wordt vervolgens in verschillende stappen verwerkt om de roet van andere componenten te scheiden en te zuiveren. De teruggewonnen carbon black kan worden gebruikt in andere toepassingen, zoals de productie van rubber en plastic, of opnieuw worden gebruikt bij de productie van batterijen. Door recycling worden ook andere materialen teruggewonnen, zoals lithium, kobalt, nikkel en dragerfolies van koper of aluminium. Om deze producten veilig af te vullen en klaar te maken voor transport in de laatste stap, biedt Plant Partner verschillende containment transport- en/of vulstations.
Meer informatie:
Wilt u meer weten over; #containment, #bulkhandling, #procesapparatuur, #singleusetechnologie, #sampling of #componenten?
Bezoek de website van de BeNeLux agent voor meer informatie, projecten en diensten. Voor meer informatie of een demonstratie stuur een e-mail naar info@plantpartner.nl of bel ons op nummer 085-0600 670.
Bekijk al het nieuws
