Baterías
Eliminación de contaminación en la producción de celdas de batería.
El auge del mercado de vehículos eléctricos en los últimos años ha llevado a los fabricantes a desarrollar y fabricar rápidamente baterías de iones de litio para impulsar el auge de las ventas. Con la apertura de gigafábricas en todo el mundo para satisfacer la demanda, la competencia está creciendo y la calidad es primordial.
Con las tecnologías desarrollándose a gran velocidad, los fabricantes de baterías buscan crear una batería que compita con los vehículos de gasolina o diésel, para ofrecer un kilometraje y un rendimiento impresionantes.
Para lograrlo, cada etapa del proceso de fabricación de la batería debe analizarse meticulosamente para producir los mejores resultados.
Operando en el entorno de fabricación de baterías de litio:
Una de las áreas de enfoque críticas para la producción de baterías para vehículos eléctricos son las condiciones ambientales de fabricación. Desde las materias primas iniciales hasta el montaje de las células, las condiciones de fabricación deben controlarse estrictamente. Esto crea desafíos tanto para los fabricantes de equipos como para los operadores. Hay 3 áreas principales de consideración crítica:
El litio metálico es extremadamente sensible incluso a las cantidades más pequeñas de humedad en el aire y a las inconsistencias de temperatura en la producción.
La más mínima exposición provoca una reducción del rendimiento y repercute en una reducción de la vida útil de las baterías de iones de litio.
La temperatura ambiente debe mantenerse en los niveles recomendados, alrededor de 25 °C (77 °F), con una tolerancia de +/(-) 2 °C (36 °F) junto con puntos de rocío bajos en el rango de <1 %.
La tasa de cambio de aire en la sala de producción debe ser de 20 a 50 cambios de aire por hora, manteniendo al mismo tiempo una introducción mínima de aire fresco para lograr una presión positiva en la habitación y una ventilación esencial para los operadores.
La contaminación de cualquier tipo en los materiales de la batería o en el interior de la celda puede provocar cortes eléctricos directos o leves, lo que provoca rechazos al final de la línea o un bajo rendimiento de la batería.
Es probable que la condición de sala limpia ISO 8 (o superior) se centre principalmente en la eliminación de la contaminación en el medio ambiente y en el personal.
Por supuesto, la contaminación no siempre se puede eliminar, por lo que todavía existe el riesgo de contaminación y un impacto en el rendimiento de la producción.
También se pueden crear problemas y partículas libres dentro de los procesos de desenrollado/bobinado, cambios, recubrimiento, calandrado, corte, estampado, corte por láser y más.
Todos estos tienen potencial para encontrar su camino hacia las capas de película de ánodo/cátodo/separador.
Algunas contaminaciones serán partículas secas, libres y no unidas, mientras que otras serán humedad o contaminación unida que es más difícil de eliminar.
Otra área de riesgo es la contaminación tóxica de los materiales de recubrimiento a medida que se transfieren sobre rodillos, se cortan, se enrollan y se laminan; esto puede disiparse en el aire y convertirse en un peligro respiratorio para el operador.
Las cargas estáticas dentro del entorno de fabricación pueden provocar una serie de problemas:
Los componentes de la batería de los vehículos eléctricos son muy sensibles a las cargas estáticas; los componentes deben descargarse durante el proceso.
Las cargas estáticas no controladas también afectarán el flujo de material y provocarán un mal comportamiento o fallas en el material.
Si no se controlan, las descargas estáticas (chispas) crearán quemaduras dendríticas en la superficie que afectarán las propiedades dieléctricas de la película separadora, lo que provocará comportamientos de carga y descarga inconsistentes y fallas del producto.
Las cargas estáticas generadas en materiales aislantes, como la película separadora, también atraen partículas, lo que aumenta los problemas de riesgo de contaminación.
Nuestro enfoque de avance cero fallos
Hemos identificado una serie de etapas durante el proceso de fabricación de baterías que son propensas a la contaminación en la línea. Al aplicar las soluciones adecuadas en estos puntos, se asegura de que no haya eslabones débiles en su cadena de producción. Los exploramos a continuación y demostramos nuestras soluciones...
Antes de la etapa de recubrimiento de la red de cobre/aluminio, recomendamos el uso de un limpiador de red en el sustrato para eliminar cualquier contaminación de la superficie que pueda afectar el espesor y la calidad de la red recubierta. Al eliminar la contaminación en esta etapa, se garantiza que no queden atrapadas partículas no deseadas dentro de las capas, lo que afectará el rendimiento de la batería en el futuro.
Para evitar la impresión de cualquier contaminación desde el rodillo hasta el recubrimiento del sustrato, sugerimos el uso de nuestro CyClean-R, que es ideal para usar en un rodillo, o nuestro RoClean de contacto. Esto limpiará eficazmente el rodillo de cualquier contaminación para garantizar que no haya transmisión a la red.
Durante esta etapa, la red y las capas de recubrimiento se comprimen juntas hasta alcanzar el espesor correcto, activando el recubrimiento en la propia red. Limpiar la red antes de esta etapa crítica evita que la contaminación quede atrapada entre las propias capas.
El proceso de corte puede generar una gran cantidad de residuos que pueden contaminar el sustrato de la red recubierta. El uso de un limpiador de red en esta etapa asegura que las partículas se eliminen de la superficie de la red y se filtren fuera de la atmósfera operativa para evitar la recontaminación. Con un riesgo tan alto de contaminación en esta etapa, la limpieza es imperativa para evitar el riesgo de futuros cortes eléctricos y costosos rechazos.
De manera similar a la etapa posterior al corte, durante el corte con electrodos, las partículas y los desechos pueden contaminar la red. Para evitar esto, la limpieza de la banda en esta etapa limpiará la superficie del sustrato, lo que dará lugar a capas de separación limpias y claras.
Durante el proceso de bobinado sugerimos una serie de soluciones para obtener los mejores resultados. Antes del bobinado, se recomienda limpiar la superficie del sustrato para no atrapar contaminación dentro del viento de la película de la batería. Para superar los problemas de estática, que pueden ser peligrosos y extremadamente perjudiciales para el rendimiento de la batería, también se debe introducir un control de estática eficaz. Esto neutralizará cualquier carga estática causada por el proceso de bobinado.
* Todos los dibujos muestran un perfil CyClean-R. Esto es sólo para fines ilustrativos. El limpiador web y la posición más adecuada para su proceso dependerán de ciertos factores de su aplicación.
Soluciones de limpieza web
Meech CyClean™ ha sido diseñado en respuesta a la demanda de un limpiador de banda sin contacto, compacto y de alto rendimiento.
Mediante la aplicación de dinámica de fluidos computacional avanzada, CyClean elimina y extrae la contaminación por debajo de 1 micrón.
CyClean-R proporciona una solución especializada para la limpieza de bandas de baja tensión.
CyClean-R está diseñado para colocarse en el rodillo, donde la tensión de la banda es máxima, evitando así los problemas de baja tensión y aún brindando una excelente limpieza de superficies.
RoClean es el último limpiador de banda de contacto que ofrece excelentes resultados de limpieza de superficies para la industria de fabricación de películas para baterías.
RoClean limpia eficazmente la superficie de la banda mediante el uso de control estático y un cepillo giratorio de cerdas eficiente.
Los limpiadores de banda Meech se suministran con unidades de tratamiento de aire (AHU) Meech para garantizar que se mantenga el equilibrio del aire para controlar perfectamente la precisión de la presión del aire y el vacío. Se trata de unidades compactas con especificaciones industriales y también se puede controlar su rendimiento mediante control PLC.
Para el entorno de la batería, se ha desarrollado una nueva opción de AHU para mejorar la captura de desechos tóxicos y la extracción segura del filtro por parte del operador.
Soluciones de control estático
Alimentada por 24 V CC, la Hyperion 924IPS es la barra de CC pulsada más compacta disponible en el mercado.
El 924IPS cuenta con la tecnología de monitoreo de corriente iónica (ICM) de Meech, lo que garantiza que el rendimiento se mantenga con alertas locales y remotas cuando la barra necesita limpieza.
Nuestro sistema de retroalimentación de circuito cerrado aprovecha el equilibrio ajustable de los sistemas ionizantes de CC pulsados.
El sistema consta de un Hyperion SmartControl y hasta 5 productos ionizantes Hyperion para retroalimentación de circuito cerrado. Una vez conectado al sensor SmartControl, mide el voltaje en la red aguas abajo de la barra ionizante.
Esta medición se puede retroalimentar al producto ionizante, que ajusta automáticamente el equilibrio de la salida para lograr una red completamente neutra. Este es un proceso continuo que mide y ajusta constantemente para lograr el mejor control estático en todo momento.
El localizador estático modelo 983v2 proporciona una indicación clara de las cargas electrostáticas de los materiales. Está destinado a uso industrial general y tiene un amplio rango de medición de +/-200 kV, medido a una distancia de 150 mm.
El 983v2 puede funcionar en modo “Continuo” o “Peak Hold” para registrar cambios en el nivel de carga o la carga más alta detectada respectivamente. Es adecuado para proporcionar una buena indicación del nivel de carga estática para uso de ingenieros de producción, mantenimiento, inspección y calidad. El 983v2 se puede utilizar en cualquier material donde la carga estática pueda ser un problema.
SmartControl Touch es la última innovación de Meech diseñada para satisfacer las necesidades de las industrias automatizadas modernas y el crecimiento de la Industria 4.0 para lograr la máxima productividad y calidad de producción.
SmartControl Touch permite al usuario monitorear, controlar y ajustar el rendimiento de múltiples barras ionizantes y sensores Hyperion conectados a través de la pantalla táctil integrada o de forma remota.
¿Podríamos ayudarle a mejorar su proceso de fabricación de baterías?
