Entfernung von Verunreinigungen bei der Herstellung von Batterienzellen

Der Aufschwung des Marktes für Elektrofahrzeuge in den letzten Jahren hat die Hersteller dazu veranlasst, schnell Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln und herzustellen, um den Verkaufsboom anzukurbeln. Mit der Eröffnung von Batteriefabriken auf der ganzen Welt, um die Nachfrage zu befriedigen, wächst der Wettbewerb. Außerdem ist die Qualität von größter Bedeutung.

Angesichts der rasanten technologischen Entwicklung sind die Batteriehersteller bestrebt, eine Batterie zu entwickeln, die es mit benzin- oder dieselbetriebenen Fahrzeugen aufnehmen kann, um eine beeindruckende Reichweite und Leistung zu erzielen.

Um dies zu erreichen, muss jede Phase des Batterieherstellungsprozesses genauestens analysiert werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

 

Die Produktionsumgebung der Lithiumbatterie:

Einer der kritischen Bereiche bei der Produktion von Elektroautobatterien sind die Bedingungen der Produktionsumgebung. Von den ersten Rohstoffen bis zur Zellmontage müssen die Herstellungsbedingungen streng kontrolliert werden. Dies stellt sowohl die Anlagenhersteller als auch die Betreiber vor Herausforderungen. Es gibt 3 Hauptbereiche, die kritisch zu betrachten sind:

Lithiummetall reagiert extrem empfindlich auf kleinste Mengen von Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen in der Produktion.

Die geringste Belastung führt zu einer verminderten Leistung und wirkt sich verkürzend auf die Produktlebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien aus.

Die Raumtemperatur sollte auf dem empfohlenen Niveau von etwa 25°C (77°F) gehalten werden, mit einer Toleranz von +/(-) 2°C (36°F) und einem niedrigen Taupunkt im Bereich von <1%.

Die Luftwechselrate im Produktionsraum sollte 20 bis 50 Mal pro Stunde betragen, wobei eine minimale Frischluftzufuhr für einen positiven Raumdruck und die notwendige Belüftung für das Bedienpersonal gewährleistet sein sollte.

Verunreinigungen jeglicher Art in den Batteriematerialien oder in der Zelle können zu direkten oder sanften elektrischen Kurzschlüssen führen, was zu Ausschuss am Ende der Produktionslinie oder einer geringen Batterieleistung führt.

Reinraumbedingungen nach ISO 8 (oder höher) sind wahrscheinlich, wobei das Hauptaugenmerk auf der Entfernung von Verunreinigungen in der Umgebung und beim Personal liegt.

Natürlich können Verunreinigungen nicht immer entfernt werden, so dass immer noch ein Verunreinigungsrisiko besteht, das sich auf die Produktionserträge auswirkt. 

Probleme und freie Partikel können auch in den Prozessen des Aufwickelns/Abwickelns, der Beschichtung, des Kalandrierens, des Schneidens, des Stanzens, des Laserschneidens und mehr entstehen.  

All diese Prozesse haben das Potenzial, ihren Weg in die Anoden-/Kathoden-/Separatorschichten zu finden.

Bei einigen Verunreinigungen handelt es sich um trockene, freie, ungebundene Partikel, bei anderen um feuchte oder gebundene Verunreinigungen, die schwieriger zu entfernen sind.

Ein weiterer Risikobereich sind toxische Verunreinigungen aus den Beschichtungsmaterialien, wenn diese über Walzen transportiert, geschnitten, gewickelt und gerollt werden – diese können sich in die Luft verflüchtigen und zu einer Gefahr für den Bediener werden.

 

Statische Aufladung in der Fertigungsumgebung kann zu einer Reihe von Problemen führen:

EV-Batteriekomponenten reagieren sehr empfindlich auf statische Aufladung – die Komponenten müssen während des Prozesses entladen werden.

Unkontrollierte statische Aufladungen beeinträchtigen auch den Materialfluss und führen zu Fehlverhalten oder Versagen des Materials.

Unkontrollierte statische Entladungen (Funken) führen zu dendritischen Verbrennungen an der Oberfläche, die die dielektrischen Eigenschaften des Separatorfilms beeinträchtigen, was zu uneinheitlichem Lade- und Entladeverhalten und Produktversagen führt.

Statische Aufladungen, die auf isolierenden Materialien wie dem Separatorfilm entstehen, ziehen auch Partikel an, was das Kontaminationsrisiko erhöht.

Wir erkennen diese entscheidenden Anforderungen und haben unsere Geräte in trockenen Räumen und trockenen Prüfkammern getestet. Unsere Produktdesigns wurden so angepasst, dass potenzielle Verschleißteile wie Riemen und Riemenscheiben wegfallen und durch Direktantriebsmotoren ersetzt werden. Auf der Grundlage unseres Fachwissens und unserer Kernkompetenzen bietet Meech eine maßgeschneiderte Reihe von Lösungen zur Beseitigung statischer Aufladungen und Verunreinigungen an, um in jeder Anwendungsphase eine fehlerfreie Vorgehensweise zu gewährleisten.

Unsere Herangehensweise

Wir haben eine Reihe von Phasen im Batterieherstellungsprozess identifiziert, die anfällig für Verunreinigungen in der Produktionslinie sind. Durch die Anwendung der richtigen Lösungen an diesen Punkten stellen Sie sicher, dass es keine Schwachstellen in Ihrer Produktionskette gibt. Im Folgenden gehen wir auf diese Punkte ein und stellen unsere Lösungen vor…

* Alle Zeichnungen zeigen ein CyClean-R-Profil. Dies dient nur zu Illustrationszwecken. Welcher Bahnreiniger und welche Position für Ihren Prozess am besten geeignet sind, hängt von bestimmten Faktoren Ihrer Anwendung ab..

Bahnreinigungslösungen

Mit einer Reihe von speziell entwickelten Kontakt- und kontaktlosen Bahnreinigern kann Meech Lösungen für die Reinigung von Anoden-/Kathoden-/Separatorfolien für verschiedene Bahnbreiten, Spannungen, Orte und Materialien liefern.

Für anspruchsvollere „verklebte“ Verunreinigungen bieten wir eine neue Reihe von Bürstenreinigern an – mit Materialien, die speziell für Trockenraumanwendungen geeignet sind.

 

CyClean™ kontaktloser Bahnreiniger

Meech CyClean™ wurde als Antwort auf die Nachfrage nach einem kompakten, leistungsstarken, berührungslosen Bahnreiniger entwickelt.

Durch die Anwendung fortschrittlicher Luftstromtechnologie entfernt und extrahiert CyClean Verunreinigungen unter 1 Mikron.

CyClean R - transparent (reduced)

CyClean-R™ Kontaktloser Bahnreiniger

Der CyClean-R bietet eine spezielle Lösung für die Reinigung von Bahnen mit geringer Spannung.

Der CyClean-R ist so konzipiert, dass er auf einer Walze positioniert wird, wo die Bahnspannung am höchsten ist. So umgeht er die Probleme der niedrigen Spannung und liefert dennoch eine hervorragende Oberflächenreinigung.

RoClean Render Feb 2022 - Roller View clear

RoClean™ Kontakt-Bahnreiniger

RoClean ist der neueste Kontaktbahnreiniger, der hervorragende Oberflächenreinigungsergebnisse für die Industrie zur Herstellung von Batteriefolien liefert.

RoClean reinigt die Bahnoberfläche effektiv durch den Einsatz von statischer Kontrolle und einer effizienten Borstenwalze.


 

Air Handling Units

Meech Bahnreiniger werden mit Meech Air Handling Units (AHUs) geliefert, um die Genauigkeit von Luftdruck und Vakuum perfekt zu kontrollieren. Es handelt sich dabei um kompakte, industrietaugliche Einheiten, deren Leistung auch über eine SPS-Steuerung überwacht werden kann.

Für die Batterieherstellung wurde eine neue AHU-Option entwickelt, um den Einschluss von toxischen Verunreinigungen und die sichere Filterentfernung durch den Bediener zu verbessern.

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Statische Kontrolle

Es werden DC-Elektroden eingesetzt, bei denen Frequenz, Spannung und Polarität je nach Material, Entfernung und Restladung eingestellt werden können.  Dazu gehören auch EX-Versionen für entflammbare Umgebungen.

Um den Betrieb zu sichern und die Leistung zu protokollieren, werden diese häufig mit einer Industrie 4.0 SMART-Steuerung geliefert, mit der die Elektrodenleistung programmiert und in Echtzeit aufgezeichnet und überwacht werden kann.

 

Hyperion™ 924IPS Elektrode

Die Hyperion 924 IPS wird von 24V DC gespeist und ist die kompakteste DC-Elektrode, die auf dem Markt erhältlich ist.

Die 924 IPS verfügt über Meech’s Überwachungssystem, das konstante Leistung gewährleistet und lokale und ferngesteuerte Alarme sendet, wenn die Elektrode gereinigt werden muss. 

 

SmartControl Touch

Hyperion SmartControl Touch

Hyperion™ SmartControl ist die neueste Innovation von Meech. Mit SmartControl kann der Benutzer die Leistung angeschlossener Hyperion-Geräte über ein Mobiltelefon, ein Tablet oder einen Remote-Desktop fernüberwachen und anpassen.

Die Leistung der Ionisiergeräte wird von SmartControl überwacht und ist vom Benutzer jederzeit einsehbar. Neben der Überwachung ermöglicht SmartControl auch die Anpassung und Steuerung angeschlossener Ionisiergeräte, um die Effizienz zu optimieren.

Können wir Ihnen helfen, Ihren Batterieherstellungsprozess zu verbessern?

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EV Battery Manufacturing Guide