Μετάβαση στο κύριο περιεχόμενο
+41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (ΗΠΑ)     

Παραγωγή μπαταριών - Έλεγχος Ποιότητας και Ιξώδους για τον ποιοτικό έλεγχο των γραμμών ανάμιξης και επίστρωσης του κοπτικού μπαταρίας

εφαρμογές μπαταρίας-ιλύος-παρακολούθησης ιξώδους

Εισαγωγή

Οι μπαταρίες λιθίου διατηρούν τόσο τα βασικά όσο και την άνεση της σύγχρονης ζωής που τρέχει με ασφάλεια και αξιοπιστία. Έχουν μια μακρά λίστα εφαρμογών πραγματικού κόσμου - ηλεκτρική ισχύς ηλεκτρονικών ειδών, ηλεκτρική ισχύς οχημάτων (EV), ηλιακή ενέργεια, UPS, συστήματα συναγερμού σε απομακρυσμένες τοποθεσίες, εξοπλισμός κινητικότητας και φορητά πακέτα ισχύος. Επί του παρόντος, αυτή η τεχνολογία μπαταριών βρίσκεται στα πρόθυρα της επανάστασης στις οδικές μεταφορές και την αποθήκευση ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η απόδοση και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας αποτελούν εμπόδιο για τα ηλεκτρικά οχήματα καθώς και σταθερά συστήματα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας για να διεισδύσουν στην αγορά. Ένα πράγμα είναι ήδη απολύτως σαφές: οι διαδικασίες σε όλη τη λειτουργία κατασκευής μπαταριών πρέπει να βελτιστοποιηθούν προκειμένου να επιτευχθούν ιδιότητες στόχου και να διατηρηθεί η ποιότητα.

2

Εφαρμογή

Το πρώτο βήμα στη συναρμολόγηση της κυψέλης είναι η εναπόθεση ενός εναιωρήματος που περιέχει το δραστικό υλικό, το αγώγιμο υλικό και το πολυμερικό συνδετικό σε ένα διαλύτη σε μια μεμβράνη χαλκού ή μια μεμβράνη αλουμινίου (παρασκευή πολτού και επικάλυψη). Αυτό ακολουθείται από ξήρανση, ημερολόγιο και μέγεθος των ηλεκτροδίων. Για να επιτευχθεί η επιθυμητή ηλεκτροχημική απόδοση, η διαδικασία παραγωγής πολλαπλών σταδίων ηλεκτροδίων μπαταρίας πρέπει να ελέγχεται στενά. Οι πολτοί είναι ένα πολύ περίπλοκο σύστημα ανάρτησης που περιέχει μεγάλο ποσοστό στερεών σωματιδίων διαφορετικών χημικών ουσιών, μεγεθών και σχημάτων σε ένα πολύ ιξώδες μέσο. Η ενδελεχής ανάμιξη του πολτού είναι απαραίτητη για την ομοιογένεια. Οι ρεολογικές ιδιότητες των πολτών επηρεάζουν σημαντικά χαρακτηριστικά: σταθερότητα πολτού, ευκολία ανάμιξης και απόδοση επίστρωσης, τα οποία επηρεάζουν τα τελικά ηλεκτρόδια. Η σύνθεση και οι εφαρμοσμένες συνθήκες επεξεργασίας μπορούν να επηρεάσουν τη ρεολογία της προκύπτουσας αναστολής. Η πυκνότητα και το ιξώδες ποσοτικοποιούν τις ιδιότητες ροής και χαρακτηρίζουν τον βαθμό δομής εντός του δείγματος και την έκταση στην οποία κυριαρχεί η συμπεριφορά που μοιάζει με στερεό ή υγρό. Στη διαδικασία κατασκευής ηλεκτροδίων, το ιξώδες των συστατικών κατά τη διαδικασία είναι ιδιαίτερα σημαντικό και παίζει κρίσιμο ρόλο στις διαδικασίες κατασκευής μπαταριών όπως η επικάλυψη. Το ιξώδες του πολυμερούς διαλύματος συνδετικού υλικού επηρεάζει την απόδοση της επικάλυψης. Επηρεάζει την ευκολία με την οποία διασκορπίζονται οι σκόνες μέσα της, την ισχύ που απαιτείται για την ανάμιξη και την ταχύτητα εφαρμογής ομοιόμορφης επίστρωσης. Η Πορώδης Θεωρία Ηλεκτροδίων (ΡΕΤ) προτείνει τη συνάφεια της θετικής πυκνότητας ηλεκτροδίων με τη συνολική απόδοση των κυψελών μπαταριών ιόντων λιθίου, επικυρωμένη από πειράματα. Τα κελιά με υψηλή θετική πυκνότητα ηλεκτροδίου δείχνουν μια ελαφρώς υψηλότερη ικανότητα εκφόρτισης με χαμηλούς ρυθμούς ρεύματος αλλά με υψηλούς ρυθμούς ρεύματος, τα κύτταρα με χαμηλή θετική πυκνότητα ηλεκτροδίου δείχνουν καλύτερη απόδοση.

Βήματα στη διαδικασία κατασκευής μπαταριών

3

Δήλωση προβλήματος

Η διασπορά των συστατικών του πολτού και οι καταστάσεις τους, που καθορίζουν τις φυσικές ιδιότητες των πολτών, είναι καθοριστικής σημασίας για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη μεθόδων ανάμιξης και επικάλυψης για την παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου.

  • Οι συμβατικές μέθοδοι παραγωγής για τους πολτούς ηλεκτροδίων μπαταρίας ιόντων λιθίου (LIB) βασίζονται σε παρτίδες ή οιονεί συνεχείς διαδικασίες.
  • Η διαδικασία συνεχούς ανάμιξης συνίσταται στην ελεγχόμενη δοσολογία όλων των υγρών και στερεών συστατικών και στη μικροδιανομή των στερεών σωματιδίων στην υγρή φάση.

Η ευαίσθητη χημεία των κυττάρων σημαίνει ότι η εξοικονόμηση χρόνου και κόστους δεν μπορεί να αποβεί εις βάρος της ποιότητας, η οποία πρέπει να παραμείνει πολύ υψηλή. Ο έλεγχος της πυκνότητας και του ιξώδους για τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών παρτίδας εξασφαλίζει συνέπεια, ποιότητα και σημαντική εξοικονόμηση κόστους υλικού. Ο έλεγχος της διεργασίας και η ιχνηλασιμότητα της διαδικασίας συνεχούς ανάμιξης μπορούν να βελτιωθούν με την επιτόπια παρακολούθηση και τον έλεγχο της πυκνότητας και του ιξώδους. Ο αυτοματισμός που υποστηρίζεται από την ενσωμάτωση σε σειρά καθιστά δυνατή τη βελτιστοποίηση όλων των διαδικασιών σε όλες τις γραμμές παραγωγής, ώστε η κατασκευή της μπαταρίας να γίνει ταχύτερη, ώστε να ανταποκρίνεται στις αυξανόμενες απαιτήσεις.

Προκλήσεις διαδικασίας

Παρακολούθηση και έλεγχος σημαντικών παραμέτρων πολτού ηλεκτροδίων - η πυκνότητα και το ιξώδες είναι εξαιρετικά σημαντικά για την ανάπτυξη και κατασκευή ηλεκτροδίων υψηλής απόδοσης και την κατασκευή του. Βασικοί λόγοι:

  • Κατά τη διάρκεια της ανάμειξης του πολτού (Στάδιο 1), η περιττή ανάδευση επιδεινώνεται και υποβαθμίζει τις εσωτερικές δομές με το χρόνο. Ο στόχος είναι να επιτευχθεί διεξοδική ανάμιξη των συστατικών με μέγιστη ομοιογένεια και χωρίς διάσπαση σωματιδίων. Ο έλεγχος της πυκνότητας εξασφαλίζει τη σωστή σύνθεση του υλικού και ο έλεγχος του κλάσματος και του ιξώδους του συστατικού εξασφαλίζει τη συνοχή της διαδικασίας παρασκευής υδαρούς κονίας.
  • Ένας πολτός υψηλού ιξώδους προκαλεί προβλήματα στη διαδικασία επικάλυψης (Στάδιο 2) και η χαμηλή ικανότητα διασποράς έχει ως αποτέλεσμα χαμηλή ομοιομορφία φιλμ. Η ομοιομορφία του πάχους της επικάλυψης και η πυκνότητα του στρώματος είναι ζωτικής σημασίας για να διασφαλιστεί ο έλεγχος του χρόνου ζωής (χρόνος κύκλου επαναφόρτισης) και του ρυθμού μεταφοράς ιόντων της μπαταρίας, ενώ η ρύθμιση του πάχους στρώματος επιτρέπει τη δημιουργία μικρότερης μπαταρίας. Ο έλεγχος ιξώδους είναι απαραίτητος για να επιτευχθεί ομοιογενές πάχος επικάλυψης και ελάχιστες αποκλίσεις πάχους επίστρωσης.
  • Το υψηλότερο ιξώδες του πολτού της μπαταρίας αυξάνει την ανθεκτικότητα στην καθίζηση κατά την παραμονή και παρέχει μια παχύτερη μεμβράνη ηλεκτροδίων στην επικάλυψη. Το υψηλότερο ιξώδες μπορεί επίσης να καταστήσει τη διαδικασία επικάλυψης πιο δύσκολη για τον έλεγχο, πιθανόν να οδηγήσει σε ακανόνιστη επικάλυψη και μεταβλητή πυκνότητα στρώματος, πράγμα που με τη σειρά του επιφέρει μεταβλητό ρυθμό μεταφοράς ιόντων και επομένως απρόβλεπτο χρόνο ζωής της μπαταρίας (και απρόβλεπτος χρόνος κύκλου επαναφόρτισης).
  • Η πυκνότητα ηλεκτροδίων επηρεάζει την απόδοση του κύκλου και την μη αναστρέψιμη απώλεια χωρητικότητας σε μπαταρίες ιόντων λιθίου. Πρέπει να παρακολουθείται και να ελέγχεται μέσα σε κατάλληλες κλίμακες βάσει της απαίτησης της διαδικασίας χρονοδιαγράμματος (Βήμα-3).

Προτάσεις της Ρεονικής

Η αυτοματοποιημένη μέτρηση και ο έλεγχος του ιξώδους είναι κρίσιμης σημασίας για τον έλεγχο των παραμέτρων του πολτού των ηλεκτροδίων στις φάσεις προετοιμασίας και επικάλυψης και την ξήρανση της διαδικασίας κατασκευής της μπαταρίας, ενώ η πυκνότητα του ηλεκτροδίου πρέπει να παρακολουθείται στενά στο στάδιο του ημερολογίου για καλύτερη απόδοση της μπαταρίας. Η Rheonics προσφέρει τις ακόλουθες λύσεις για τον έλεγχο και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας στη διαδικασία κατασκευής μπαταριών πολλών σταδίων:

  1. Στη γραμμή Ιξώδες Μετρήσεις: SRV της Rheonics είναι ένα ευρύ φάσμα συσκευών μέτρησης ιξώδους σε σειρά με ενσωματωμένη μέτρηση θερμοκρασίας υγρού και είναι ικανό να ανιχνεύει μεταβολές ιξώδους εντός οποιουδήποτε ρεύματος διεργασίας σε πραγματικό χρόνο.
  2. Στη γραμμή Ιξώδες και πυκνότητα Μετρήσεις: SRD της Ρεονικής είναι ένα όργανο μέτρησης ταυτόχρονης πυκνότητας και ιξώδους με ενσωματωμένη μέτρηση θερμοκρασίας υγρού. Εάν η μέτρηση της πυκνότητας είναι σημαντική για τις λειτουργίες σας, το SRD είναι ο καλύτερος αισθητήρας για την κάλυψη των αναγκών σας, με λειτουργικές δυνατότητες παρόμοιες με το SRV μαζί με ακριβείς μετρήσεις πυκνότητας.

Το πλεονέκτημα της Rheonics

Συμπαγής μορφή-παράγοντας

Οι SRV και SRD της Rheonics έχουν έναν πολύ μικρό συντελεστή μορφής για απλή εγκατάσταση ΚΑΕ και εκ των υστέρων. Επιτρέπει την εύκολη ενσωμάτωση σε οποιαδήποτε ροή διεργασιών με εξαιρετική ευκολία.

 

Δεν υπάρχει πτώση πίεσης τη γραμμή της διαδικασίας

Το SRV και το SRD της Rheonics προκαλούν ασήμαντη πτώση πίεσης στη γραμμή διεργασίας. Οι μετρήσεις ιξώδους και πυκνότητας είναι εξαιρετικά ακριβείς και επαναλαμβανόμενες στα Νευτώνια καθώς και στα μη Νευτώνια, απλά και πολυφασικά υγρά.

 

Δεν είναι ευαίσθητα στις συνθήκες τοποθέτησης: Είναι δυνατή οποιαδήποτε ρύθμιση

Οι Rheonics SRV και SRD χρησιμοποιούν μοναδικό πατενταρισμένο ομοαξονικό αντηχείο, στον οποίο δύο άκρα των αισθητήρων στρέφονται προς αντίθετες κατευθύνσεις, ακυρώνοντας τις ροπές αντίδρασης στη συναρμολόγησή τους και, συνεπώς, καθιστώντας τους τελείως μη ευαίσθητους στις συνθήκες τοποθέτησης.

 

Ακριβείς, γρήγορες και αξιόπιστες μετρήσεις

Τα εξελιγμένα, κατοχυρωμένα με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ηλεκτρονικά συστήματα τρίτης γενιάς οδηγούν αυτούς τους αισθητήρες και αξιολογούν την απόκριση τους. Τα εξαιρετικά γρήγορα και ανθεκτικά ηλεκτρονικά, σε συνδυασμό με ολοκληρωμένα υπολογιστικά μοντέλα, κάνουν τις συσκευές Rheonics μία από τις πιο γρήγορες και πιο ακριβείς στη βιομηχανία. SRV και SRD δίνουν σε πραγματικό χρόνο, ακριβείς μετρήσεις ιξώδους (και πυκνότητας με SRD) κάθε δευτερόλεπτο και δεν επηρεάζονται από τις μεταβολές του ρυθμού ροής!

 

Εξαιρετικό σχεδιασμό και τεχνολογία αισθητήρων

Οι SRD και SRV της Rheonics έχουν έναν πολύ μικρό παράγοντα μορφής για απλή εγκατάσταση OEM και εκ των υστέρων. Επιτρέπει την εύκολη ενσωμάτωση σε οποιαδήποτε ροή διεργασιών με εξαιρετική ευκολία. Είναι εύκολο να καθαριστούν και δεν απαιτούν συντήρηση ή αναδιαμόρφωση και είναι απολύτως συμβατά με βιομηχανικά συστήματα επικοινωνίας. Και οι δύο αισθητήρες διατίθενται με βιομηχανικές συνδέσεις διεργασίας όπως ¾ "NPT και 1" Tri-clamp που επιτρέπουν στους χειριστές να αντικαταστήσουν έναν υπάρχοντα αισθητήρα θερμοκρασίας στη γραμμή επεξεργασίας τους με SRV ή SRD δίνοντας εξαιρετικά πολύτιμες και επεξεργάσιμες πληροφορίες ρευστού επεξεργασίας όπως πυκνότητα και ιξώδες, μέτρηση της θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας ενσωματωμένο Pt1000 (διαθέσιμο DIN EN 60751 Class AA, A, B).

 

SRD: Μονό όργανο, τριπλή λειτουργία

Το SRD της Rheonics είναι ένα μοναδικό προϊόν που αντικαθιστά τρία διαφορετικά όργανα μέτρησης ιξώδους, πυκνότητας και θερμοκρασίας. Εξαλείφει τη δυσκολία συνδυασμού τριών διαφορετικών οργάνων και παρέχει εξαιρετικά ακριβείς και επαναλαμβανόμενες μετρήσεις σε πιο σκληρές συνθήκες.

 

Ηλεκτρονικά κατασκευασμένα για να ταιριάζουν στις ανάγκες σας

Διαθέσιμο τόσο σε κέλυφος πομπού που προστατεύεται από εκρήξεις όσο και σε κονσόλα DIN με μικρή αντοχή, η ηλεκτρονική αισθητήρα επιτρέπει την εύκολη ενσωμάτωση σε αγωγούς διεργασίας και εσωτερικούς πίνακες εξοπλισμού μηχανών.

 

Εύκολη ενσωμάτωση

Πολλαπλές μέθοδοι αναλογικής και ψηφιακής επικοινωνίας που εφαρμόζονται στα ηλεκτρονικά αισθητήρα καθιστούν τη σύνδεση με βιομηχανικά PLC και συστήματα ελέγχου απλή και απλή.

 

Συμμόρφωση ATEX & IECEx

Η Rheonics προσφέρει εγγενώς ασφαλείς αισθητήρες πιστοποιημένους από την ATEX και την IECEx για χρήση σε επικίνδυνα περιβάλλοντα. Αυτοί οι αισθητήρες είναι σύμφωνοι με τις βασικές απαιτήσεις υγείας και ασφάλειας που σχετίζονται με το σχεδιασμό και την κατασκευή εξοπλισμού και συστημάτων προστασίας που προορίζονται για χρήση σε εκρήξιμες ατμόσφαιρες.

Οι εγγενώς ασφαλείς και εκρηκτικές πιστοποιήσεις που διαθέτει η Rheonics επιτρέπουν επίσης την προσαρμογή ενός υφιστάμενου αισθητήρα, επιτρέποντας στους πελάτες μας να αποφεύγουν το χρόνο και το κόστος που σχετίζονται με την ταυτοποίηση και τον έλεγχο μιας εναλλακτικής λύσης. Προσαρμοσμένοι αισθητήρες μπορούν να παρέχονται για εφαρμογές που απαιτούν μία μονάδα μέχρι χιλιάδες μονάδες. με χρόνους προβολής εβδομάδων έναντι μηνών.

Ρεονική SRV & SRD είναι αμφότερα πιστοποιημένα με ATEX και IECEx.

ATEX (2014/34 / ΕΕ) Πιστοποίηση

Οι πιστοποιημένοι εγγενώς ασφαλείς αισθητήρες της Rheonics ATEX συμμορφώνονται με την οδηγία ATEX 2014/34 / ΕΕ και είναι πιστοποιημένοι για την ενδογενή ασφάλεια στην Ex. Η οδηγία ATEX καθορίζει ελάχιστες και βασικές απαιτήσεις σχετικά με την υγεία και την ασφάλεια για την προστασία των εργαζομένων που απασχολούνται σε επικίνδυνες ατμόσφαιρες.

Οι πιστοποιημένοι αισθητήρες ATEX της Rheonics αναγνωρίζονται για χρήση στην Ευρώπη και διεθνώς. Όλα τα πιστοποιημένα εξαρτήματα ATEX φέρουν την ένδειξη "CE" για να δείξουν τη συμμόρφωση.

Πιστοποιημένο με IECEx

Οι εγγενώς ασφαλείς αισθητήρες της Rheonics πιστοποιούνται από την IECEx, τη Διεθνή Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή για την πιστοποίηση προτύπων που σχετίζονται με εξοπλισμό για χρήση σε εκρηκτικές ατμόσφαιρες.

Πρόκειται για μια διεθνή πιστοποίηση που διασφαλίζει τη συμμόρφωση με την ασφάλεια για χρήση σε επικίνδυνες περιοχές. Οι αισθητήρες Rheonics είναι πιστοποιημένοι για εγγενή ασφάλεια σε Ex i.

Εκτέλεση

Τοποθετήστε απευθείας τον αισθητήρα στη ροή της διαδικασίας σας για να κάνετε μετρήσεις ιξώδους και πυκνότητας σε πραγματικό χρόνο. Δεν απαιτείται γραμμή παράκαμψης: ο αισθητήρας μπορεί να βυθιστεί εν σειρά, ο ρυθμός ροής και οι δονήσεις δεν επηρεάζουν τη σταθερότητα και την ακρίβεια της μέτρησης. Βελτιστοποιήστε την απόδοση ανάμειξης παρέχοντας επαναλαμβανόμενες, διαδοχικές και συνεπείς δοκιμές στο ρευστό.

Η ενσωμάτωση λύσεων της Rheonics στη διαδικασία κατασκευής ηλεκτροδίων

11

Προτεινόμενα προϊόντα για την εφαρμογή

• Ευρύ φάσμα ιξώδους - παρακολουθήστε την πλήρη διαδικασία
• Επαναληπτικές μετρήσεις τόσο σε νεογνικά όσο και σε μη νεονιακά υγρά, σε μονοφασικά και πολυφασικά υγρά
• Όλες οι κατασκευές από ανοξείδωτο χάλυβα (316L)
• Ενσωματωμένη μέτρηση θερμοκρασίας ρευστού
• Συμπαγής μορφή για απλή εγκατάσταση σε υπάρχουσες γραμμές επεξεργασίας
• Εύκολο στον καθαρισμό, δεν απαιτείται συντήρηση ή επανεγκατάσταση

• Ενιαίο όργανο για τη μέτρηση της πυκνότητας, του ιξώδους και της θερμοκρασίας
• Επαναληπτικές μετρήσεις τόσο σε νεογνικά όσο και σε μη νεονιακά υγρά, σε μονοφασικά και πολυφασικά υγρά
• Όλες οι κατασκευές από ανοξείδωτο χάλυβα (316L)
• Ενσωματωμένη μέτρηση θερμοκρασίας ρευστού
• Συμπαγής μορφή για απλή εγκατάσταση σε υφιστάμενους σωλήνες
• Εύκολο στον καθαρισμό, δεν απαιτείται συντήρηση ή επανεγκατάσταση

Βρες