Élimination des contaminations dans la production de cellules de batteries
L’essor du marché des véhicules électriques ces dernières années a conduit les fabricants à développer et à fabriquer rapidement des batteries lithium pour alimenter le boom des ventes. Avec l’ouverture de giga-usines dans le monde entier pour répondre à la demande, la concurrence s’intensifie et la qualité est primordiale.
Les technologies se développant à grande vitesse, 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 de la batterie doit être méticuleusement analysée afin de produire les meilleurs résultats.
Opérer dans l'environnement de fabrication des batteries lithium.:
L’un des aspects critiques de la production de batteries pour véhicules électriques est l’environnement 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 pour les fabricants d’équipements et les opérateurs. Il y a 3 domaines principaux de considération critique :
Le lithium est extrêmement sensible à la moindre quantité d’humidité dans l’air et aux incohérences de température dans la production.
La moindre exposition entraîne une baisse des performances et a un impact sur la réduction de la durée de vie des batteries lithium.
La température de la pièce doit être maintenue aux niveaux recommandés, autour de 25°C (77°F), avec une tolérance de +/(-) 2°C (36°F) ainsi que des taux de rosée bas de l’ordre de <1%.
Le taux de renouvellement de l’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 quelque type que ce soit, dans les matériaux de la batterie ou dans l’enroulement de la cellule, peut entraîner des défaillances électriques directes ou indirectes, ce qui conduit à des rejets en fin de ligne ou à une faible performance de la batterie.
Des conditions de salle blanche ISO 8 (ou plus) sont probables, avec un accent particulier sur l’élimination de la contamination dans l’environnement ainsi que sur le personnel.
Bien sûr, il n’est pas toujours possible d’éliminer toute contamination, et il existe donc toujours un risque et un impact sur les rendements de production.
Des problèmes et des particules libres peuvent également être créés dans les processus de déroulement/enroulement, de changement de format, de revêtement, de calandrage, de refente, d’estampage, de découpe au laser, etc.
Tous ceux peuvent potentiellement se retrouver dans les couches du film d’anode/cathode/séparateur.
Certaines contaminations seront des particules sèches, libres et non liées, tandis que d’autres seront des contaminations humides ou liées, plus difficiles à éliminer.
Une autre zone de risque est la contamination toxique provenant des matériaux de revêtement lorsqu’ils sont transférés sur des rouleaux, coupés, enroulés et roulés – elle peut se dissiper dans l’air et devenir un danger respiratoire pour l’opérateur.
Les charges statiques dans l’environnement de fabrication peuvent entraîner un certain nombre de problèmes :
Les composants des batteries EV sont très sensibles aux charges statiques – les composants doivent être déchargés au cours du processus.
Les charges statiques non contrôlées affecteront également le flux de matériaux et provoqueront un mauvais comportement ou une défaillance des matériaux.
Si elles ne sont pas contrôlées, les décharges statiques (étincelles) créent des brûlures dendritiques en surface qui affectent les propriétés diélectriques du film séparateur, ce qui entraîne des comportements de charge et de décharge incohérents et la défaillance du produit.
Les charges statiques générées sur les matériaux isolants tels que le film séparateur attirent également les particules, ce qui ajoute aux problèmes de risque de contamination.
Nous comprenons ces exigences cruciales et avons testé nos équipements dans des salles et des chambres d’essai sèches. La conception de nos produits a été adaptée pour éliminer les éléments d’usure prématurée potentiels tels que les courroies et les poulies, et les remplacer par des moteurs à entraînement direct. En s’appuyant sur son expertise et ses compétences de base, Meech propose une gamme de solutions sur mesure pour éliminer les charges statiques et la contamination, afin d’offrir une approche zéro défaut à chaque étape de l’application.
Notre approche "zéro défaut"
Nous avons identifié un certain nombre d’étapes du processus de fabrication des batteries qui sont sujettes à la contamination sur la chaîne. 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 présentons nos solutions…
Avant l’étape de revêtement de la bande de cuivre/aluminium, nous recommandons l’utilisation d’un nettoyant de bande sur le substrat afin d’éliminer toute contamination de surface qui pourrait avoir un impact sur l’épaisseur et la qualité de la bande revêtue. En éliminant la contamination à ce stade, on s’assure qu’aucune particule indésirable n’est piégée dans les couches, ce qui pourrait affecter les performances de la batterie.
Pour éviter l’impression de toute contamination du rouleau lui-même sur le revêtement du substrat, nous suggérons l’utilisation de notre CyClean-R qui est idéal pour une utilisation sur un rouleau, ou notre nettoyeur de contact RoClean. Cela permettra de nettoyer efficacement le rouleau de toute contamination afin d’éviter toute transmission à la bande.
Au cours de cette étape, la bande et les couches de revêtement sont comprimées ensemble jusqu’à l’épaisseur correcte, ce qui active le revêtement sur la bande elle-même. Le nettoyage de la bande avant cette étape critique permet d’éviter que la contamination ne soit piégée entre les couches elles-mêmes.
Le processus de refente peut provoquer la formation 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 retirées de la surface de la bande et filtrées hors de l’atmosphère de fonctionnement pour éviter toute recontamination. Avec un tel risque de contamination à ce stade, le nettoyage est impératif pour éviter le risque de pénuries électriques futures et de rejets coûteux.
Comme lors de l’étape décris auparavant, pendant la découpe des électrodes, 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, ce qui conduira à des couches de séparation propres et claires.
Lors du processus de l’enroulement, nous suggérons un certain nombre de solutions pour obtenir les meilleurs résultats. Avant l’enroulement, il est recommandé de nettoyer la surface du substrat afin de ne pas piéger la contamination dans l’enroulement du film de la batterie. Pour surmonter les problèmes d’électricité statique, qui peuvent être à la fois dangereux et extrêmement préjudiciables aux performances de la batterie, un contrôle efficace de l’électricité statique doit également être mis en place. Cela permettra de neutraliser toute charge statique causée par le processus de l’enroulement.
* Tous les dessins montrent un profil CyClean-R. Ceci est uniquement à titre d’illustration. Le nettoyeur de bande et la position les mieux adaptés à votre processus dépendront de certains facteurs de votre application.
Solutions de nettoyage de bande
Avec une gamme de nettoyeurs de bandes avec et sans contact spécialement conçus, Meech peut fournir des solutions pour le nettoyage des films d’anode/cathode/séparateur, pour différentes largeurs de bandes, tensions, emplacements et matériaux.
Pour les contaminations » collées » plus difficiles, nous proposons une nouvelle gamme de nettoyeurs de surface à brosse pour le nettoyage des batteries – avec des matériaux spécialement adaptés aux applications en chambre sèche.
CyClean™ Système de nettoyage sans contact
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 des fluides avancée, CyClean élimine et attire les contaminations inférieures à 1 micron.
CyClean-R™ Système de nettoyage sans contact
Le CyClean-R offre une solution spécialisée pour le nettoyage des bandes à faible tension.
Le CyClean-R est conçu pour être positionné sur le rouleau, là où la tension de la bande est la plus élevée, ce qui permet d’éviter les problèmes de faible tension tout en assurant un excellent nettoyage de surface.
RoClean™ Système de nettoyage avec contact
RoClean est le tout dernier nettoyeur de bande par 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 d’un contrôle statique et d’une brosse à rouleau à poils efficaces.
Air Handling Units
Les nettoyeurs de bande Meech sont fournis avec des système de traitement d’air (AHU) Meech afin de garantir l’équilibre de l’air et de contrôler parfaitement la précision de la pression d’air et du vide. Il s’agit d’unités compactes, de spécification industrielle, dont les performances peuvent également être surveillées par un contrôle PLC.
Pour l’environnement des batteries, une nouvelle option de AHU a été développée pour améliorer le piégeage des déchets de contamination toxique et l’enlèvement sûr du filtre par l’opérateur.
Solutions de contrôle de l'électricité statique
Les barres d’ionisation DC à haute performance sont spécifiées avec une fréquence, une tension et une polarité qui peuvent toutes être ajustées en fonction du matériau, de la distance et de la charge résiduelle. Elles comprennent des versions EX en cas d’environnements inflammables.
Pour sécuriser le fonctionnement et enregistrer les performances, ces électrodes sont souvent fournies avec un indusrty SMART control 4.0 – pour programmer instantanément les performances de la barre, et enregistrer et surveiller les performances en temps réel.
Hyperion™ 924IPS Électrode DC
Alimenté par 24V DC, l’Hyperion 924IPS est l’électrode DC la plus compacte disponible sur le marché.
La 924IPS est équipée de la technologie ICM (Ion Current Monitoring) de Meech, qui garantit le maintien des performances avec des alertes locales et à distance lorsque l’électrode doit être nettoyée.
Hyperion SmartControl Touch
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 d’ionisation et capteurs Hyperion connectés via l’écran tactile intégré ou à distance.
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