Batterie
Élimination de la contamination dans la production de cellules de batterie
L’essor du marché des véhicules électriques ces dernières années a conduit les fabricants à développer et fabriquer rapidement des batteries lithium-ion pour alimenter l’essor des ventes. Avec l’ouverture de gigantesques usines à travers le monde pour répondre à la demande, la concurrence s’intensifie et la qualité est primordiale.
Avec l’évolution rapide des technologies, les fabricants de batteries cherchent à créer une batterie qui rivalise avec les véhicules à essence ou diesel, afin d’offrir une autonomie et des performances impressionnantes.
Pour y parvenir, chaque étape du processus de fabrication des batteries doit être minutieusement analysée afin de produire les meilleurs résultats.
Opérant dans l’environnement de fabrication de batteries au lithium :
L’un des domaines critiques pour la production de batteries pour véhicules électriques concerne les conditions environnementales de fabrication. Depuis les matières premières initiales jusqu'à l'assemblage des cellules, les conditions de fabrication doivent être étroitement contrôlées. Cela crée des défis aussi bien pour les fabricants d’équipements que pour les opérateurs. Il y a 3 principaux domaines à considérer d’une manière critique :
Le lithium métal est extrêmement sensible, même aux plus petites quantités d’humidité dans l’air et aux incohérences de température lors de la production.
La moindre exposition entraîne une réduction des performances et a un impact sur la durée de vie réduite des batteries lithium-ion.
La température ambiante doit être maintenue aux niveaux recommandés, autour de 25 °C (77 °F), avec une tolérance de +/- 2 °C (36 °F) ainsi que des points de rosée bas de l'ordre de <1 %.
Le taux de renouvellement d'air dans la salle de production doit être de 20 à 50 changements d'air par heure tout en maintenant une introduction minimale d'air frais pour une pression ambiante positive et une ventilation essentielle pour les opérateurs.
Toute contamination de tout type dans les matériaux de la batterie ou dans la cellule peut entraîner des coupures électriques directes ou légères, entraînant des rejets en fin de ligne ou une faible autonomie de la batterie.
Un état de salle blanche ISO 8 (ou supérieur) est probable, l'accent étant mis sur l'élimination de la contamination dans l'environnement ainsi que sur le personnel.
Bien entendu, la contamination ne peut pas toujours être éliminée et il existe donc toujours un risque de contamination et un impact sur les rendements de production.
Des problèmes et des particules libres peuvent également être créés lors des processus de déroulement/enroulement, de changement de produit, de revêtement, de calandrage, de refendage, d'estampage, de découpe laser et bien plus encore.
Tous ces éléments ont le potentiel de se frayer un chemin dans les couches de film anode/cathode/séparateur.
Certaines contaminations seront des particules sèches, libres et non liées, tandis que d'autres seront des contaminations humides ou liées qui sont plus difficiles à éliminer.
Un autre domaine à risque est la contamination toxique des matériaux de revêtement lorsqu'ils sont transférés sur des rouleaux, coupés, enroulés et roulés – cela peut se dissiper dans l'air et devenir un risque respiratoire pour l'opérateur.
Les charges statiques dans l’environnement de fabrication peuvent entraîner un certain nombre de problèmes :
Les composants de la batterie EV sont très sensibles aux charges statiques – les composants doivent être déchargés au cours du processus.
Des charges statiques incontrôlées affecteront également le flux de matériaux et entraîneront un mauvais comportement ou une défaillance du matériau.
Si elles ne sont pas contrôlées, les décharges statiques (étincelles) créeront des brûlures dendritiques superficielles affectant les propriétés diélectriques du film séparateur, entraînant des comportements de charge et de décharge incohérents et une défaillance du produit.
Les charges statiques générées sur les matériaux isolants tels que le film séparateur attirent également les particules, ajoutant ainsi aux problèmes de risque de contamination.
Notre approche Forward Zéro Défaut
Nous avons identifié un certain nombre d'étapes du processus de fabrication des batteries sujettes à la contamination sur la ligne. En appliquant les bonnes solutions à ces points, vous vous assurez qu’il n’y a pas de maillons faibles dans votre chaîne de production. Nous les explorons ci-dessous et démontrons nos solutions…
Avant l'étape de revêtement de la bande de cuivre/aluminium, nous recommandons l'utilisation d'un nettoyant pour bande sur le substrat pour éliminer toute contamination de surface pouvant avoir un impact sur l'épaisseur et la qualité de la bande enduite. En éliminant la contamination à ce stade, nous garantissons qu'aucune particule indésirable n'est piégée dans les couches, affectant ainsi les performances de la batterie sur toute la ligne.
Pour éviter l'impression de toute contamination du rouleau lui-même sur le revêtement du substrat, nous suggérons d'utiliser soit notre CyClean-R qui est idéal pour une utilisation sur un rouleau, soit notre contact RoClean. Cela nettoiera efficacement le rouleau de toute contamination pour garantir qu'il n'y ait pas de transmission sur la bande.
Au cours de cette étape, la bande et les couches de revêtement sont comprimées ensemble jusqu'à obtenir l'épaisseur correcte, activant ainsi le revêtement sur la bande elle-même. Le nettoyage de la bande avant cette étape critique évite que la contamination ne soit piégée entre les couches elles-mêmes.
Le processus de refendage peut générer de nombreux débris susceptibles de contaminer le substrat de la bande enduite. L'utilisation d'un nettoyeur de bande à ce stade garantit que les particules sont éliminées de la surface de la bande et filtrées loin de l'atmosphère de fonctionnement pour éviter toute recontamination. Avec un risque de contamination aussi élevé à ce stade, le nettoyage est impératif pour éviter le risque de futures pannes électriques et de rejets coûteux.
Semblable à l'étape post-refendage, lors de la découpe par électrode, des particules et des débris peuvent contaminer la bande. Afin d'éviter cela, le nettoyage de la bande à ce stade nettoiera la surface du substrat, conduisant à des couches de séparation propres et claires.
Lors du processus de bobinage, nous proposons un certain nombre de solutions pour obtenir les meilleurs résultats. Avant le bobinage, il est recommandé de nettoyer la surface du substrat afin de ne pas piéger la contamination dans le vent du film de la batterie. Pour surmonter les problèmes statiques, qui peuvent être à la fois dangereux et extrêmement préjudiciables aux performances de la batterie, un contrôle statique efficace doit également être introduit. Cela neutralisera toutes les charges statiques causées par le processus d'enroulement.
* Tous les dessins montrent un profil CyClean-R. Ceci est à titre indicatif uniquement. Le nettoyeur de Web et la position les plus adaptés à votre processus dépendront de certains facteurs de votre application.
Solutions de nettoyage Web
Meech CyClean™ a été conçu en réponse à la demande d'un nettoyeur de bande compact, haute performance et sans contact.
Grâce à l’application d’une dynamique informatique avancée des fluides, CyClean élimine et extrait la contamination inférieure à 1 micron.
Le CyClean-R fournit une solution spécialisée pour le nettoyage de bandes à basse tension.
Le CyClean-R est conçu pour être positionné sur le rouleau, là où la tension de la bande est la plus élevée, évitant ainsi les problèmes de faible tension tout en offrant un excellent nettoyage de surface.
RoClean est le dernier nettoyeur de bandes de contact, offrant d'excellents résultats de nettoyage de surface pour l'industrie de fabrication de films pour batteries.
RoClean nettoie efficacement la surface de la bande grâce à l'utilisation à la fois d'un contrôle statique et d'une brosse à rouleaux à poils efficace.
Les nettoyeurs de toile Meech sont fournis avec des unités de traitement d'air (CTA) Meech pour garantir le maintien de l'équilibre de l'air afin de contrôler parfaitement la précision de la pression de l'air et du vide. Il s'agit d'unités compactes aux spécifications industrielles dont les performances peuvent également être surveillées via un contrôle PLC.
Pour l'environnement des batteries, une nouvelle option AHU a été développée pour améliorer le piégeage des déchets toxiques et le retrait en toute sécurité du filtre par l'opérateur.
Solutions de contrôle statique
Alimenté par 24 V CC, l'Hyperion 924IPS est la barre CC pulsée la plus compacte disponible sur le marché.
Le 924IPS est doté de la technologie ICM (Ion Current Monitoring) de Meech, qui garantit le maintien des performances avec des alertes locales et à distance lorsque la barre a besoin d'être nettoyée.
Notre système de rétroaction en boucle fermée tire parti de l'équilibre réglable des systèmes d'ionisation CC pulsés.
Le système comprend un Hyperion SmartControl et jusqu'à 5 produits ionisants Hyperion pour un retour en boucle fermée. Une fois connecté au capteur SmartControl, mesure la tension sur la bande en aval de la barre ionisante.
Cette mesure peut être renvoyée au produit ionisant qui ajuste automatiquement l'équilibre de la sortie pour obtenir une bande complètement neutre. Il s’agit d’un processus continu qui mesure et s’ajuste en permanence pour obtenir à tout moment le meilleur contrôle statique possible.
Le localisateur statique modèle 983v2 fournit une indication claire des charges électrostatiques sur les matériaux. Il est destiné à un usage industriel général et dispose d'une large plage de mesure de +/-200 kV, mesurée à une distance de 150 mm.
Le 983v2 peut fonctionner en mode « Continu » ou « Peak Hold » pour enregistrer respectivement les changements du niveau de charge ou la charge la plus élevée détectée. Il convient pour fournir une bonne indication du niveau de charge statique à l'usage des ingénieurs de production, de maintenance, d'inspection et de qualité. Le 983v2 peut être utilisé sur n’importe quel matériau où la charge statique peut poser problème.
SmartControl Touch est la dernière innovation de Meech conçue pour répondre aux besoins des industries automatisées modernes et à la croissance de l'Industrie 4.0 afin d'atteindre une productivité et une qualité de sortie maximales.
SmartControl Touch permet à l'utilisateur de surveiller, contrôler et ajuster les performances de plusieurs barres ionisantes et capteurs Hyperion connectés via l'écran tactile intégré ou à distance.
Pouvons-nous vous aider à améliorer votre processus de fabrication de batteries ?
