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Le tecnologie peristaltiche di Albin Pump sono ideali per applicazioni orientate alla produzione di batterie agli ioni di litio e allo stato solido. Utilizzando la collaudata tecnologia delle pompe peristaltiche , le nostre pompe peristaltiche sono progettate per essere robuste per la gestione di sostanze molto abrasive e corrosive, ma precise per un dosaggio accurato di leganti e additivi. Inoltre, le nostre pompe peristaltiche garantiscono un pompaggio misurato a basso taglio per proteggere i materiali sensibili che vengono trasferiti.
Quando si maneggiano composti altamente acidi, come i fanghi acidi, solo l'interno del tubo di gomma entra in contatto con il prodotto, senza parti metalliche esposte. Per una maggiore protezione, l'involucro della pompa contiene un lubrificante che riduce l'attrito e assicura le migliori prestazioni della pompa con una manutenzione minima. Le nostre pompe peristaltiche sono disponibili anche nelle versioni a secco, che offrono prestazioni elevate con una manutenzione ridotta e prevengono la contaminazione per proteggere l'integrità del prodotto.
Le nostre pompe peristaltiche soddisfano i severi requisiti del processo di produzione delle batterie agli ioni di litio. Sono prodotti senza rame, zinco o nichel.
Le batterie agli ioni di litio (Li-ion) sono state implementate con successo come fonte di energia per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui, in particolare, l'elettronica portatile come notebook e smartphone. Sono inoltre diventati una parte essenziale della produzione di veicoli elettrici e ibridi elettrici. Gli esperti prevedono un aumento fino al 50% delle vendite di veicoli elettrici nei prossimi 15 anni.
Sebbene sia attualmente una tecnologia molto popolare e affidabile, rimane un'avvertenza: la limitata disponibilità di riserve di litio che in futuro ne limiterà l'applicazione.
Come alternativa più sicura per il futuro, la batteria a stato solido (SSB) ha conosciuto una rinascita. Le SSB, che utilizzano materiali scoperti nel XIX secolo, sono tipicamente impiegate nel settore sanitario, nella tecnologia indossabile e nei droni. La rinascita dell'SSB è particolarmente vera per la produzione di veicoli elettrici, con le aziende automobilistiche globali che stanno già investendo nello sviluppo della tecnologia SSB per i loro usi. Le SSB hanno una maggiore densità energetica, richiedono meno spazio e sono più leggere delle batterie agli ioni di litio.
Con alcuni problemi, come la longevità e gli alti costi dei materiali, che devono ancora essere migliorati, le SSB sono destinate a prendere il sopravvento sulla tecnologia degli ioni di litio in futuro.
La produzione di batterie agli ioni di litio e di batterie SSB utilizza i seguenti complessi processi per arrivare al prodotto finale:
L'ingegnerizzazione dei componenti della cella che alla fine porteranno alla produzione della cella della batteria (fasi 1 e 2) richiede che i composti chimici siano combinati e spostati in modo sicuro tra le fasi di pre-trattamento, reazione e post-trattamento per creare un catodo e un anodo funzionanti. I catodi e gli anodi sono elettrodi che permettono alla batteria di trasportare una corrente elettrica.
Il catodo e l'anodo formano un percorso elettrico di base. Il catodo è l'elettrodo da cui parte una corrente convenzionale in un dispositivo elettrico polarizzato. L'anodo è un elettrodo attraverso il quale la corrente convenzionale entra in un dispositivo elettrico polarizzato. La capacità e la tensione media di una batteria sono definite dal catodo. Nel frattempo, l'anodo immagazzina e rilascia ioni di litio, consentendo il passaggio di corrente attraverso un circuito esterno. Durante la carica della batteria agli ioni di litio, gli elettroni passano dal catodo all'anodo. Quando la batteria alimenta un dispositivo, gli elettroni viaggiano dall'anodo al catodo.
La manipolazione dei composti chimici per creare una cella di batteria richiede un'attrezzatura specializzata per trasferire il mezzo chimico, che si presenta sotto forma di fluido o di polvere. Le sostanze chimiche trattate sono solitamente abrasive, corrosive o sensibili al taglio. Nella scelta dell'apparecchiatura in grado di sopportare tali composizioni è necessario tenere conto di particolari considerazioni.
È fondamentale che nella produzione dei catodi vengano utilizzate parti bagnate non conduttive. Le parti conduttive/metalliche che entrano in contatto con la fanghiglia del catodo rappresentano una minaccia di contaminazione e possono influire sulla qualità della cella della batteria agli ioni di litio. Per questo motivo, i produttori di pompe peristaltiche utilizzate nel processo devono soddisfare i severi requisiti della produzione di batterie agli ioni di litio, non utilizzando rame, zinco o nichel nei componenti delle loro pompe.
Un impianto utilizzerà pompe specializzate per la produzione di batterie agli ioni di litio o allo stato solido per effettuare la maggior parte del trasferimento dei mezzi chimici utilizzati nei seguenti processi, parte integrante della produzione di celle per batterie.
Materiale precursore per catodo
Il cobalto e il nichel sono materie prime utilizzate nella produzione di materiali precursori per i catodi delle batterie agli ioni di litio, mentre i conduttori ionici di solfuro, come l'argirodite di litio, sono utilizzati nelle SSB. Per creare il materiale precursore di un catodo, vengono utilizzate le seguenti fasi del processo:
Questi processi richiedono che l'integrità del prodotto sia accuratamente mantenuta utilizzando un'apparecchiatura di pompaggio affidabile e a basso coefficiente di taglio che fornisca un dosaggio, una dosatura e/o una misurazione accurati. La maggior parte delle applicazioni delle pompe peristaltiche Albin Pump avviene nella fase di produzione del catodo delle batterie. Un elenco di queste applicazioni può essere consultato dopo la sezione dedicata al rivestimento del film separatore/elettrodo.
Grafitizzazione dell'anodo
La grafitizzazione è il processo di esposizione delle materie prime a un calore estremamente elevato (da 2500 a 3300 K) per un periodo di tempo prolungato, per creare grafite naturale o sintetica utilizzata per la produzione di anodi. Inoltre, la grafite viene purificata con acido fluoridrico, cloridrico e solforico.
Durante la grafitizzazione anodica sono necessarie pompe speciali per trasferire i fanghi acidi, per filtrare gli acidi e le impurità e per il trattamento delle acque reflue.
Produzione di film separatori e rivestimento di elettrodi
Il film separatore è una membrana permeabile che viene collocata tra l'anodo e il catodo di una batteria. Il film impedisce agli elettrodi di entrare in contatto, ma consente il libero movimento degli ioni tra di essi. Agiscono come isolanti ma possono condurre ioni.
Il rivestimento dell'elettrodo raggiunge lo stesso risultato, ma utilizza un impasto appositamente formulato. Si tratta di una miscela di particelle conduttive solide insieme a materiali attivi, leganti polimerici e un mezzo solvente. L'elettrodo viene rivestito con l'impasto e quindi essiccato.
La pellicola di separazione viene creata con un metodo di estrusione di plastica specializzato che crea lunghi rotoli di pellicola, mentre nel rivestimento degli elettrodi, l'impasto viene "colato a nastro" sui collettori di corrente.
Le pompe sono necessarie per svolgere diverse funzioni nei processi di produzione degli ioni di litio e delle SSB. Le pompe peristaltiche Albin Pump sono progettate per soddisfare e superare i requisiti di questi processi, tra cui:
Entrambe le tecnologie delle batterie ricaricabili, sebbene complesse da produrre, rappresentano una soluzione alle nostre esigenze di energia portatile. Dall'introduzione delle batterie agli ioni di litio nel 1991, il mercato delle batterie agli ioni di litio ha registrato una crescita esponenziale ed è stato valutato in 45,3 miliardi di dollari nel 2020. Si prevede una crescita di oltre il 15% entro il 2026. Nel frattempo, si prevede che il mercato SSB raggiungerà circa 1,4 miliardi di dollari entro il 2025.
Alimentate dalla domanda di mercato per l'elettronica portatile e i veicoli elettrici e ibridi, le fabbriche dedicate esclusivamente alla produzione di batterie agli ioni di litio e SSB sono sorte in tutto il mondo. Per incrementare rapidamente la produzione globale e soddisfare la domanda in aumento, questi impianti di produzione di batterie stanno cercando di investire pesantemente nelle attrezzature di produzione più economiche e affidabili. Si aspettano una produzione elevata ed efficiente per rimanere competitivi sul mercato.
