Pompy do produkcji akumulatorów litowo-jonowych / półprzewodnikowych
Pompy perystaltyczne do produkcji akumulatorów litowo-jonowych i półprzewodnikowych
Technologie perystaltyczne Albin Pump są idealne do zastosowań ukierunkowanych na produkcję baterii litowo-jonowych i półprzewodnikowych. Wykorzystując sprawdzoną technologię pomp perystaltycznych , nasze pompy wężowe są zaprojektowane tak, aby były wytrzymałe do pracy z bardzo ściernymi i żrącymi substancjami, a jednocześnie precyzyjne do dokładnego dozowania i odmierzania spoiw i dodatków. Ponadto, nasze pompy wężowe zapewniają mierzone pompowanie przy niskim ścinaniu, aby chronić wrażliwe media, które są przenoszone.
Podczas pracy z silnie kwaśnymi związkami, takimi jak kwaśne zawiesiny, tylko wnętrze gumowego węża wchodzi w kontakt z medium, bez narażania metalowych części. Dla dodatkowej ochrony, obudowa pompy zawiera smar, który zmniejsza tarcie i zapewnia najlepszą wydajność pompy przy minimalnej konserwacji. Nasze pompy perystaltyczne są również dostępne w wersjach suchobieżnych, które zapewniają wysoką wydajność przy niskich kosztach utrzymania i zapobiegają zanieczyszczeniom, chroniąc integralność produktu.
Nasze pompy perystaltyczne spełniają surowe wymagania procesu produkcji akumulatorów litowo-jonowych. Są one produkowane bez użycia miedzi, cynku i niklu.
Litowo-jonowe vs. Baterie półprzewodnikowe
Baterie litowo-jonowe (Li-ion) zostały z powodzeniem wdrożone jako popularne źródło zasilania dla szerokiej gamy zastosowań, w tym przede wszystkim przenośnej elektroniki, takiej jak notebooki i smartfony. Stały się one również istotną częścią produkcji pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Eksperci przewidują nawet 50% wzrost sprzedaży pojazdów elektrycznych w ciągu najbliższych 15 lat.
Chociaż obecnie jest to bardzo popularna i niezawodna technologia, pozostaje jedno zastrzeżenie - ograniczona podaż rezerw litu, która w przyszłości ograniczy ich zastosowanie.
Jako bardziej przyszłościowa alternatywa, bateria półprzewodnikowa (SSB) przeżyła renesans. SSB, które wykorzystują materiały odkryte w XIX wieku, są zwykle stosowane w opiece zdrowotnej, technologii noszenia i dronach. Odrodzenie SSB jest szczególnie prawdziwe w przypadku produkcji pojazdów elektrycznych, a globalne firmy motoryzacyjne już inwestują w rozwój technologii SSB do swoich zastosowań. Baterie SSB mają wyższą gęstość energii, wymagają mniej miejsca i są lżejsze niż baterie litowo-jonowe.
Z pewnymi niedociągnięciami, takimi jak długowieczność i wysokie koszty materiałów, które wciąż wymagają poprawy, SSB ma w przyszłości przejąć technologię litowo-jonową.
Spojrzenie na produkcję akumulatorów litowo-jonowych i SSB
Produkcja akumulatorów litowo-jonowych i SSB wykorzystuje następujące złożone procesy w celu uzyskania produktu końcowego:
- Pozyskiwanie i przetwarzanie surowców
- Inżynieria komponentów ogniw akumulatorowych
- Produkcja ogniw akumulatorowych
- Produkcja zestawu akumulatorów
Inżynieria komponentów ogniw, która ostatecznie doprowadzi do produkcji ogniw akumulatorowych (etapy 1 i 2), wymaga bezpiecznego łączenia i przenoszenia związków chemicznych między fazami przetwarzania wstępnego, reakcji i przetwarzania końcowego w celu stworzenia działającej katody i anody. Katody i anody to elektrody, które umożliwiają akumulatorowi przewodzenie prądu elektrycznego.
Katoda i anoda tworzą podstawową ścieżkę elektryczną. Katoda jest elektrodą, z której konwencjonalny prąd opuszcza spolaryzowane urządzenie elektryczne. Anoda jest elektrodą, przez którą konwencjonalny prąd wpływa do spolaryzowanego urządzenia elektrycznego. Pojemność i średnie napięcie akumulatora są definiowane przez katodę. Tymczasem anoda przechowuje i uwalnia jony litu, co umożliwia przepływ prądu przez obwód zewnętrzny. Podczas ładowania akumulatora litowo-jonowego elektrony przemieszczają się od katody do anody. Gdy bateria zasila urządzenie, elektrony przemieszczają się od anody do katody.
Zastosowania pomp do produkcji akumulatorów
Obsługa związków chemicznych w celu stworzenia ogniwa baterii wymaga specjalistycznego sprzętu do przenoszenia mediów chemicznych, które występują w postaci płynu lub proszku. Obsługiwane chemikalia są zwykle ścierne, żrące lub wrażliwe na ścinanie. Przy wyborze sprzętu, który może wytrzymać takie kompozycje, należy wziąć pod uwagę specjalne względy.
Niezwykle ważne jest, aby w produkcji katod stosować nieprzewodzące części zwilżane. Części przewodzące/metaliczne, które wejdą w kontakt ze szlamem katodowym, będą stanowić zagrożenie zanieczyszczeniem i mogą wpłynąć na jakość ogniwa akumulatora litowo-jonowego. Z tego powodu producenci pomp perystaltycznych stosowanych w tym procesie muszą spełniać surowe wymagania dotyczące produkcji akumulatorów litowo-jonowych, nie stosując miedzi, cynku ani niklu w komponentach swoich pomp.
Zakład wdroży specjalistyczne pompy do produkcji akumulatorów litowo-jonowych lub półprzewodnikowych, aby przeprowadzić większość transferu mediów chemicznych wykorzystywanych w następujących procesach integralnych z produkcją ogniw akumulatorowych.
Materiał prekursorowy dla katody
Kobalt i nikiel są surowcami wykorzystywanymi w produkcji materiałów prekursorowych dla katod w akumulatorach litowo-jonowych, podczas gdy siarczkowe przewodniki jonowe, takie jak argyrodyt litu, są wykorzystywane w SSB. Aby stworzyć materiał prekursorowy dla katody, stosowane są następujące etapy procesu:
- Przetwarzanie wstępne - rozpuszczanie soli i proporcje, w których amoniak jest stosowany jako kompleksant jonowy
- Reakcja - wodna substancja alkaliczna i kompleksant są dodawane do naczynia, gdzie reagują, łącząc się w trójskładnikowe ziarna prekursora
- Post-processing - po osiągnięciu przez ziarno ustalonego rozmiaru, zawiesina jest filtrowana, myta i suszona w celu uzyskania trójskładnikowego prekursora
Procesy te wymagają starannego utrzymania integralności produktu poprzez wykorzystanie niezawodnego sprzętu pompującego o niskim ścinaniu, który zapewnia dokładne dozowanie, dozowanie i/lub odmierzanie. Większość zastosowań pomp wężowych Albin Pump ma miejsce na etapie produkcji katod w produkcji akumulatorów. Listę tych zastosowań można znaleźć po sekcji powłoki separatora/elektrody.
Grafityzacja anody
Grafityzacja to proces wystawiania surowców na działanie ekstremalnie wysokiej temperatury (2500 do 3300 K) przez dłuższy czas w celu wytworzenia naturalnego lub syntetycznego grafitu wykorzystywanego do produkcji anod. Ponadto grafit jest oczyszczany kwasami fluorowodorowym, solnym i siarkowym.
Podczas grafityzacji anod wymagane są specjalistyczne pompy do przenoszenia kwaśnej zawiesiny, filtrowania kwasów i zanieczyszczeń oraz oczyszczania ścieków.
Produkcja folii separatora i powlekanie elektrod
Folia separująca to przepuszczalna membrana umieszczana pomiędzy anodą i katodą akumulatora. Folia zapobiega stykaniu się elektrod, ale umożliwia swobodny przepływ jonów między nimi. Działają jak izolatory, ale mogą przewodzić jony.
Powłoka elektrody osiąga ten sam rezultat, z wyjątkiem tego, że wykorzystuje specjalnie opracowaną zawiesinę. Jest to mieszanka stałych cząstek przewodzących wraz z materiałami aktywnymi, spoiwami polimerowymi i rozpuszczalnikiem. Elektroda jest pokrywana zawiesiną, a następnie suszona.
Folia separacyjna jest tworzona przy użyciu specjalistycznej metody wytłaczania tworzyw sztucznych, która tworzy długie rolki folii, podczas gdy w przypadku powlekania elektrod zawiesina jest "odlewana taśmowo" na kolektorach prądu.
Zastosowania pompy Albin w produkcji akumulatorów litowo-jonowych i SSB
Pompy są potrzebne do spełniania różnych funkcji zarówno w procesach produkcji akumulatorów litowo-jonowych, jak i SSB. Pompy perystaltyczne Albin Pump są zaprojektowane tak, aby spełniać i przekraczać wymagania tych procesów, w tym:
Rosnący rynek
Obie technologie akumulatorów, choć skomplikowane w produkcji, stanowią rozwiązanie dla naszych potrzeb w zakresie przenośnego zasilania. Od czasu wprowadzenia akumulatorów litowo-jonowych w 1991 r., rynek akumulatorów litowo-jonowych rośnie wykładniczo i w 2020 r. został wyceniony na 45,3 mld USD. Przewiduje się, że do 2026 r. wzrośnie ona o ponad 15%. Tymczasem oczekuje się, że rynek SSB osiągnie około 1,4 mld USD do 2025 roku.
Dzięki popytowi na przenośną elektronikę oraz elektryczne i hybrydowe pojazdy elektryczne, na całym świecie pojawiły się fabryki zajmujące się wyłącznie produkcją akumulatorów litowo-jonowych i SSB. Aby szybko zwiększyć globalną produkcję w celu zaspokojenia gwałtownie rosnącego popytu, fabryki akumulatorów chcą intensywnie inwestować w najbardziej ekonomiczny i niezawodny sprzęt do produkcji akumulatorów. Oczekują wysokiej i wydajnej produkcji, aby utrzymać konkurencyjność na rynku.