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.

Βιωσιμότητα – Μειωμένη κατανάλωση ενέργειας και πρώτων υλών

Οι κατασκευαστές μπαταριών στοχεύουν να μειώσουν το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα όσο το δυνατόν περισσότερο. Απαιτείται μια κυκλική προσέγγιση κατασκευής, η χρήση καθαρής ενέργειας για την τροφοδοσία της κατασκευής στοιχείων μπαταρίας και η συνειδητή προμήθεια πρώτων υλών.

Μερικοί αναζητούν τρόπους για να ανακυκλώσουν τις μπαταρίες στο τέλος της ζωής τους και να ανακυκλώσουν τα υλικά πίσω στην κατασκευή για να «κλείσουν τον βρόχο».

Σταθερή, ανταγωνιστική παραγωγική διαδικασία

Όλες οι λύσεις μπαταριών έχουν το κελί ως «λιγότερο κοινό παρονομαστή». Για μεγαλύτερη χωρητικότητα, μια μπαταρία αποτελείται από πολλές μικρές κυψέλες συνδεδεμένες σε σειρά και παράλληλα. Στον κόσμο της κατασκευής μπαταριών, αυτό ισχύει ιδιαίτερα – καμία μπαταρία δεν είναι ισχυρότερη από την πιο αδύναμη κυψέλη της.

Μπορεί να υπάρχει σημαντική διαφορά στη διάρκεια ζωής του κύκλου και στην ποιότητα των καλύτερων και των χειρότερων κυττάρων. Με την επανάληψη και τη σταθεροποίηση των διαδικασιών παραγωγής, οι λύσεις μπαταριών σε απαιτητικές εφαρμογές θα είναι υψηλότερης ποιότητας.

Αύξηση της παραγωγικής ικανότητας

Μπαταρία GigaFactories στην Ευρώπη | https://www.orovel.net/insights/li-on-battery-gigafactories-in-europe-june-2020

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.

BatteryBits σε μεσαίο | https://medium.com/batterybits/battery-manufacturing-basics-from-catls-cell-production-line-part-1-d6bb6aa0b499

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 κυψελών σημαίνει ότι η εξοικονόμηση χρόνου και κόστους δεν μπορεί να γίνει εις βάρος της ποιότητας, η οποία πρέπει να παραμείνει πολύ υψηλή. Ο έλεγχος της πυκνότητας και του ιξώδους για τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών παρτίδας διασφαλίζει συνέπεια, ποιότητα και σημαντική εξοικονόμηση κόστους υλικών. Ο έλεγχος της διαδικασίας και η ιχνηλασιμότητα της συνεχούς διαδικασίας ανάμειξης μπορούν να βελτιωθούν με την ενσωματωμένη παρακολούθηση και τον έλεγχο της πυκνότητας και του ιξώδους. Ο αυτοματισμός που υποστηρίζεται από την ενσωματωμένη ενσωμάτωση καθιστά δυνατή τη βελτιστοποίηση όλων των διαδικασιών σε όλες τις γραμμές παραγωγής, ώστε να γίνει η κατασκευή μπαταριών ταχύτερη για την κάλυψη των αυξανόμενων απαιτήσεων.

Η παρακολούθηση και ο έλεγχος σημαντικών παραμέτρων του πολτού ηλεκτροδίων - η πυκνότητα και το ιξώδες - είναι εξαιρετικά σημαντικά στην ανάπτυξη και κατασκευή ηλεκτροδίων υψηλής απόδοσης και στην κατασκευή τους. Βασικοί λόγοι:

• Κατά την ανάμιξη του πολτού, η άσκοπη ανάδευση φθείρεται και υποβαθμίζει τις εσωτερικές δομές με το χρόνο. Ο στόχος είναι να επιτευχθεί ενδελεχής ανάμειξη των συστατικών με μέγιστη ομοιογένεια και χωρίς διάσπαση των σωματιδίων. Ο έλεγχος πυκνότητας διασφαλίζει τη σωστή σύνθεση του υλικού και το κλάσμα των συστατικών και ο έλεγχος του ιξώδους διασφαλίζει τη συνοχή της διαδικασίας παρασκευής πολτού.
• Ένας πολτός υψηλού ιξώδους προκαλεί προβλήματα στη διαδικασία επικάλυψης και η κακή διασπορά οδηγεί σε χαμηλή ομοιομορφία μεμβράνης. Η ομοιομορφία του πάχους της επίστρωσης και της πυκνότητας του στρώματος είναι ζωτικής σημασίας για την εγγύηση του χρόνου ζωής (χρόνος κύκλου επαναφόρτισης) και του ρυθμού μεταφοράς ιόντων της μπαταρίας, ενώ η ρύθμιση του πάχους του στρώματος επιτρέπει τη δημιουργία μικρότερης μπαταρίας. Ο έλεγχος του ιξώδους είναι απαραίτητος για την επίτευξη ομοιογενούς πάχους επίστρωσης και ελάχιστων αποκλίσεων στο πάχος της 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 των ηλεκτροδίων επηρεάζει την απόδοση του κύκλου και τη μη αναστρέψιμη απώλεια χωρητικότητας στις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Πρέπει να παρακολουθείται και να ελέγχεται εντός των κατάλληλων ορίων με βάση τις απαιτήσεις στη διαδικασία ημερολογίου.

Η αυτοματοποιημένη εν σειρά μέτρηση και έλεγχος ιξώδους είναι ζωτικής σημασίας για τον έλεγχο των παραμέτρων του πολτού ηλεκτροδίου στα στάδια προετοιμασίας και επίστρωσης και ξήρανσης του ιξώδους στη διαδικασία κατασκευής της μπαταρίας, ενώ η πυκνότητα των ηλεκτροδίων πρέπει να παρακολουθείται στενά στο στάδιο ημερολογίου για καλύτερη απόδοση της μπαταρίας. Rheonics προσφέρει τις ακόλουθες λύσεις για έλεγχο διαδικασίας και βελτιστοποίηση στη διαδικασία κατασκευής μπαταριών πολλαπλών βημάτων:

1. Στη γραμμή Ιξώδες Μετρήσεις: RheonicsSRV 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: RheonicsSRD 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.

Συμπαγής μορφή-παράγοντας

RheonicsΤο SRV και το SRD έχουν πολύ μικρό συντελεστή μορφής για απλή εγκατάσταση OEM και εκ των υστέρων. Επιτρέπει την εύκολη ενσωμάτωση σε οποιαδήποτε ροή διαδικασίας με εξαιρετική ευκολία.

Δεν υπάρχει πτώση πίεσης τη γραμμή της διαδικασίας

RheonicsΤο SRV και το SRD προκαλούν ασήμαντη πτώση πίεσης στη γραμμή διεργασίας. Οι μετρήσεις ιξώδους και πυκνότητας είναι εξαιρετικά ακριβείς και εξαιρετικά επαναλαμβανόμενες σε νευτώνεια καθώς και σε μη νευτώνεια, μονοφασικά και πολυφασικά ρευστά.

Δεν είναι ευαίσθητα στις συνθήκες τοποθέτησης: Είναι δυνατή οποιαδήποτε ρύθμιση

Rheonics Τα SRV και SRD χρησιμοποιούν μοναδικό κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ομοαξονικό αντηχείο, στον οποίο δύο άκρα των αισθητήρων στρίβουν προς αντίθετες κατευθύνσεις, ακυρώνοντας τις ροπές αντίδρασης στην τοποθέτησή τους και ως εκ τούτου καθιστούν τους εντελώς αναίσθητους στις συνθήκες τοποθέτησης.

Ακριβείς, γρήγορες και αξιόπιστες μετρήσεις

Τα εξελιγμένα, κατοχυρωμένα με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ηλεκτρονικά 3ης γενιάς οδηγούν αυτούς τους αισθητήρες και αξιολογούν την απόκρισή τους. Τα εξαιρετικά γρήγορα και στιβαρά ηλεκτρονικά, σε συνδυασμό με ολοκληρωμένα υπολογιστικά μοντέλα, κάνουν Rheonics συσκευές από τις πιο γρήγορες και ακριβείς στον κλάδο. Τα SRV και SRD δίνουν σε πραγματικό χρόνο, ακριβείς μετρήσεις ιξώδους (και πυκνότητας με SRD) κάθε δευτερόλεπτο και δεν επηρεάζονται από τις διακυμάνσεις του ρυθμού ροής!

Εξαιρετικό σχεδιασμό και τεχνολογία αισθητήρων

RheonicsΤα SRD ​​και SRV έχουν πολύ μικρό συντελεστή μορφής για απλή εγκατάσταση OEM και εκ των υστέρων. Επιτρέπει την εύκολη ενσωμάτωση σε οποιαδήποτε ροή διαδικασίας με εξαιρετική ευκολία. Καθαρίζονται εύκολα και δεν απαιτούν συντήρηση ή επαναδιαμόρφωση και είναι απόλυτα συμβατά με βιομηχανικά συστήματα επικοινωνίας. Και οι δύο αισθητήρες είναι διαθέσιμοι με βιομηχανικές συνδέσεις διεργασιών όπως ¾" NPT και 1" Tri-clamp επιτρέποντας στους χειριστές να αντικαταστήσουν έναν υπάρχοντα αισθητήρα θερμοκρασίας στη γραμμή διεργασίας τους με SRV ή SRD παρέχοντας εξαιρετικά πολύτιμες και εύχρηστες πληροφορίες ρευστού διεργασίας, όπως η πυκνότητα και το ιξώδες, εκτός από μια ακριβή μέτρηση της θερμοκρασίας με χρήση Pt1000 (DIN EN 60751 Class AA, A, B διαθέσιμος).

SRD: Μονό όργανο, τριπλή λειτουργία

RheonicsΤο SRD είναι ένα μοναδικό προϊόν που αντικαθιστά τρία διαφορετικά όργανα για μετρήσεις ιξώδους, πυκνότητας και θερμοκρασίας. Εξαλείφει τη δυσκολία συντοπισμού τριών διαφορετικών οργάνων και παρέχει εξαιρετικά ακριβείς και επαναλαμβανόμενες μετρήσεις στις 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.

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

Οι εγγενώς ασφαλείς και αντιεκρηκτικές πιστοποιήσεις που κατέχονται από Rheonics επιτρέπει επίσης την προσαρμογή ενός υπάρχοντος αισθητήρα, επιτρέποντας στους πελάτες μας να αποφύγουν το χρόνο και το κόστος που σχετίζεται με τον εντοπισμό και τη δοκιμή μιας εναλλακτικής λύσης. Μπορούν να παρέχονται προσαρμοσμένοι αισθητήρες για εφαρμογές που απαιτούν μία μονάδα έως και χιλιάδες μονάδες. με χρόνους παράδοσης εβδομάδων έναντι μηνών.

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

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.