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As tecnologias peristálticas da Albin Pump são ideais para aplicações voltadas à produção de baterias de íon de lítio e de estado sólido. Utilizando a comprovada tecnologia de bombas peristálticas, nossas bombas são projetadas para lidar com substâncias muito abrasivas e corrosivas e com a precisão necessária para a dosagem e a divisão em porções corretas de aglutinantes e aditivos. Além disso, nossas bombas peristálticas fornecem bombeamento de baixo cisalhamento medido para proteger os meios sensíveis que estão transferindo.
Ao gerenciar compostos altamente ácidos, como pastas ácidas, apenas o interior da mangueira de borracha entra em contato com o meio, sem partes metálicas expostas. Para proteção adicional, a carcaça da bomba contém um lubrificante que reduz o atrito e garante o melhor desempenho da bomba com o mínimo de manutenção. Nossas bombas peristálticas também vêm em variedades de funcionamento a seco que oferecem alto desempenho com baixa manutenção e evitam contaminação para proteger a integridade do produto.
Nossas bombas peristálticas atendem aos rigorosos requisitos do processo de fabricação de baterias de íons de lítio. Elas são fabricadas sem cobre, zinco ou níquel.
As baterias de íons de lítio foram implementadas com sucesso como uma fonte de energia popular para uma ampla gama de aplicações, incluindo eletrônicos portáteis, como notebooks e smartphones. Elas também se tornaram uma parte essencial da produção de veículos elétricos e híbridos. Especialistas preveem um aumento de até 50% nas vendas de veículos elétricos nos próximos 15 anos.
Embora atualmente seja uma tecnologia muito popular e confiável, uma ressalva continua sendo a oferta – limitada de reservas de lítio que no futuro limitará sua aplicação.
Como uma alternativa mais segura para o futuro, a bateria de estado sólido (SSB) experimentou um renascimento. Os SSBs, que usam materiais descobertos no século 19, são normalmente usados em saúde, tecnologia vestível e drones. O ressurgimento do SSB é vale especialmente para a fabricação de veículos elétricos, com as empresas automobilísticas globais já investindo no desenvolvimento da tecnologia SSB para seus usos. Os SSBs têm maior densidade de energia, necessitam de menos espaço e são mais leves que as baterias de íon de lítio.
Com alguns problemas, como longevidade e altos custos de material ainda a serem melhorados, a SSB está pronta para assumir a tecnologia de íons de lítio no futuro.
A fabricação de baterias de íon de lítio e SSB utiliza os seguintes processos complexos para chegar ao produto final:
A engenharia dos componentes da célula que levará à fabricação da célula da bateria (estágios 1 e 2) exige que os compostos químicos sejam combinados com segurança e movidos entre as fases de pré-processamento, reação e pós-processamento para criar um cátodo e ânodo em funcionamento. Cátodos e ânodos são eletrodos que permitem que a bateria conduza corrente elétrica.
O cátodo e o ânodo formam um caminho elétrico básico. O cátodo é o eletrodo que a corrente convencional usa para deixar um dispositivo elétrico polarizado. O ânodo é um eletrodo através do qual a corrente convencional entra em um dispositivo elétrico polarizado. A capacidade e a tensão média de uma bateria são definidas pelo cátodo. Enquanto isso, o ânodo armazena e libera íons de lítio, o que permite que as correntes passem por um circuito externo. Os elétrons viajam do cátodo para o ânodo quando a bateria de íons de lítio está sendo carregada. Quando a bateria está alimentando um dispositivo, os elétrons viajam do ânodo para o cátodo.
O manuseio de compostos químicos para criar uma célula de bateria requer equipamentos especializados para transferir o meio químico, que vem na forma de um fluido ou pó. Os produtos químicos manuseados são geralmente abrasivos, corrosivos ou sensíveis ao cisalhamento. Considerações especiais devem ser tomadas ao escolher o equipamento que possa suportar tais composições.
É fundamental que peças molhadas não condutoras sejam usadas na produção de cátodos. As peças condutoras/metálicas que entram em contato com o lodo do cátodo representam uma ameaça de contaminação e podem afetar a qualidade da célula da bateria de íons de lítio. Por esse motivo, os fabricantes de bombas peristálticas utilizadas no processo devem atender aos rigorosos requisitos de fabricação de baterias de íon de lítio, não utilizando cobre, zinco ou níquel nos componentes de suas bombas.
A fábrica implementará bombas especializadas de fabricação de baterias de íon de lítio ou de estado sólido para realizar a maioria da transferência de meios químicos usados nos seguintes processos integrados à fabricação de células de bateria.
Material precursor para cátodo
Cobalto e níquel são matérias-primas usadas na produção de materiais precursores para cátodos em baterias de íons de lítio, enquanto condutores iônicos de sulfeto, como argirodite de lítio, são usados em SSBs. Para criar o material precursor para um cátodo, as seguintes etapas do processo são usadas:
Esses processos exigem que a integridade do produto seja cuidadosamente mantida utilizando equipamentos de bombeamento confiáveis e de baixo cisalhamento que forneçam dosagem, divisão em porções e/ou medição precisas. A maioria das aplicações das bombas peristálticas Albin Pump ocorre durante o estágio de fabricação do cátodo na fabricação da bateria. Uma lista com essas aplicações pode ser vista após a seção do filme separador/revestimento do eletrodo.
Grafitização de ânodo
A grafitização é o processo de exposição de matérias-primas a calor extremamente alto (2.226 °C a 3.026 °C) por um período prolongado de tempo para criar grafite natural ou sintético usado na fabricação de anodos. Além disso, o grafite é purificado com ácidos fluorídrico, clorídrico e sulfúrico.
Bombas especializadas são necessárias durante a grafitização do ânodo para transferir pasta ácida, filtrar ácidos e impurezas e para tratamento de águas residuais.
Fabricação de filme separador e revestimento de eletrodo
O filme separador é uma membrana permeável que é colocada entre o ânodo e o cátodo da bateria. O filme evita que os eletrodos entrem em contato, mas permite o livre movimento de íons entre eles. Eles atuam como isolantes, mas podem conduzir íons.
O revestimento do eletrodo atinge o mesmo resultado, exceto pelo uso de uma pasta especialmente formulada. Esta é uma mistura de partículas condutoras sólidas juntamente com materiais ativos, aglutinantes poliméricos e um meio solvente. O eletrodo é revestido com a pasta e depois seco.
O filme separador é criado usando um método de extrusão de plástico especializado que cria longos rolos do filme, enquanto no revestimento do eletrodo, a pasta é "colada com fita" nos coletores de corrente.
As bombas são necessárias para cumprir várias funções nos processos de fabricação de íons de lítio e SSB. As bombas peristálticas Albin Pump são projetadas para atender e exceder os requisitos desses processos, incluindo:
Ambas as tecnologias de baterias recarregáveis, embora complexas de fabricar, apresentam uma solução para nossas necessidades de energia portátil. Desde a introdução das baterias de íons de lítio em 1991, o mercado para essas baterias vem crescendo exponencialmente e foi avaliado em US$ 45,3 bilhões em 2020. A previsão é que seu crescimento seja de mais de 15% até 2026. Enquanto isso, espera-se que o mercado de baterias de estado sólido (SSB) atinja cerca de US$ 1,4 bilhão até 2025.
Com a demanda do mercado por eletrônicos portáteis e veículos elétricos e híbridos, fábricas dedicadas exclusivamente à fabricação de baterias de íons de lítio e SSB surgiram em todo o mundo. Para aumentar rapidamente a produção global para atender à demanda crescente, essas fábricas de baterias estão procurando investir fortemente nos equipamentos de fabricação de baterias mais econômicos e confiáveis. Elas esperam uma produção alta e eficiente para mantê-las competitivas no mercado.
