Lithiové baterie udržují základní i komfortní moderní život s bezpečností a spolehlivostí. Mají dlouhý seznam aplikací v reálném světě - napájení spotřební elektroniky, napájení elektrických vozidel (EV), skladování solární energie, UPS, poplachové systémy na vzdálených místech, mobilní zařízení a přenosné napájecí zdroje. V současné době je tato technologie baterií na pokraji převratu v silniční dopravě a skladování energie z obnovitelných zdrojů. Výkon baterií a životnost představují překážku pro elektrická vozidla i pro stacionární systémy skladování elektrické energie pro proniknutí na trh. Jedna věc je již zcela jasná: procesy během výroby baterií musí být optimalizovány, aby se dosáhlo cílových vlastností a udržely se kvalita.

Udržitelnost – Snížená spotřeba energie a surovin

Výrobci baterií se snaží co nejvíce snížit svou ekologickou stopu. Vyžaduje se kruhový výrobní přístup, využívající čistou energii k výrobě bateriových článků a svědomité získávání surovin.

Někteří hledají způsoby, jak recyklovat baterie na konci životnosti a recyklovat materiály zpět do výroby, aby „uzavřeli smyčku“.

Stabilní, konkurenceschopný výrobní proces

Všechna bateriová řešení mají článek jako „nejméně společného jmenovatele“. Pro vyšší kapacitu se baterie skládá z mnoha malých článků zapojených sériově a paralelně. Ve světě výroby baterií to platí obzvlášť – žádná baterie není silnější než její nejslabší článek.

Může existovat významný rozdíl v životnosti cyklu a kvalitě nejlepších a nejhorších buněk. Opakováním a stabilizací výrobních procesů budou bateriová řešení v náročných aplikacích kvalitnější.

Zvyšování výrobní kapacity

Baterie GigaFactories v Evropě | https://www.orovel.net/insights/li-on-battery-gigafactories-in-europe-červen-2020

Prvním krokem při sestavování článku je nanášení suspenze obsahující aktivní materiál, vodivý materiál a polymerní pojivo v rozpouštědle na měděný film nebo hliníkový film (příprava suspenze a potahování). Poté následuje sušení, kalendářování a dimenzování elektrod. Pro zajištění žádoucího elektrochemického výkonu je třeba pečlivě kontrolovat vícestupňový proces výroby bateriových elektrod. Kaše jsou velmi složitý suspenzní systém obsahující velké procento pevných částic různých chemikálií, velikostí a tvarů ve vysoce viskózním médiu. Důkladné promíchání kejdy je nezbytné pro homogenitu. Reologické vlastnosti suspenze ovlivňují důležité atributy: stabilitu suspenze, snadné míchání a účinnost potahování, které ovlivňují hotové elektrody. Složení a použité podmínky zpracování mohou mít dopad na reologii výsledné suspenze. Hustota a viskozita kvantifikují tokové vlastnosti a charakterizují stupeň struktury ve vzorku a míru, v níž dominuje chování podobné pevným nebo kapalným látkám. V procesu výroby elektrod je viskozita složek v procesu obzvláště významná a hraje zásadní roli při výrobě baterií, jako je povlékání. Viskozita roztoku polymerního pojiva ovlivňuje výkon potahování. Ovlivňuje snadnost, s jakou jsou v něm dispergovány prášky, síla potřebná pro míchání a rychlost nanášení rovnoměrného povlaku. Teorie porézní elektrody (PET) naznačuje význam kladné hustoty elektrod pro celkový výkon lithium-iontových článků baterie, ověřený experimenty. Články s vysokou kladnou hustotou elektrod vykazují o něco vyšší výbojovou kapacitu při nízkých proudových rychlostech, ale při vysokých proudových rychlostech vykazují články s nízkou hustotou kladných elektrod lepší výkon.

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

Disperze složek kalu a jejich stavy, které určují fyzikální vlastnosti kalů, jsou rozhodující při navrhování a vývoji procesů míchání a potahování pro výrobu lithium-iontových baterií.

• Konvenční způsoby výroby kalů z elektrod lithium-iontových baterií (LIB) jsou založeny na dávkových nebo kvazi kontinuálních procesech.
• Proces kontinuálního míchání spočívá v řízeném dávkování všech kapalných a pevných složek a mikro distribuci pevných částic v kapalné fázi.

Citlivá chemie buněk znamená, že úspory času a nákladů nemohou přijít na úkor kvality, která musí zůstat velmi vysoká. Řízení hustoty a viskozity pro optimalizaci dávkových procesů zajišťuje konzistenci, kvalitu a významné úspory nákladů na materiál. Řízení procesu a sledovatelnost procesu kontinuálního míchání lze zlepšit přímým monitorováním a kontrolou hustoty a viskozity. Automatizace podporovaná in-line integrací umožňuje optimalizovat všechny procesy na všech výrobních linkách, aby se výroba baterií zrychlila a splnily rostoucí požadavky.

Monitorování a řízení důležitých parametrů kaše elektrod - hustota a viskozita jsou nesmírně důležité při vývoji a výrobě vysoce výkonných elektrod a při jejich výrobě. Klíčové důvody:

• Během míchání kejdy se nepotřebné míchání zhoršuje a časem degraduje vnitřní struktury. Cílem je dosáhnout důkladného promíchání složek s maximální homogenitou a bez rozbití částic. Řízení hustoty zajišťuje správné složení materiálu a frakce složek a řízení viskozity zajišťuje konzistenci procesu přípravy kejdy.
• Kaše s vysokou viskozitou způsobuje problémy v procesu potahování a špatná dispergovatelnost má za následek nízkou stejnoměrnost filmu. Rovnoměrnost tloušťky povlaku a hustoty vrstvy jsou klíčové pro zaručení kontroly nad životností (dobou cyklu dobíjení) a rychlostí přenosu iontů baterie, zatímco regulace tloušťky vrstvy umožňuje vytvoření menší baterie. Kontrola viskozity je nezbytná pro dosažení homogenní tloušťky povlaku a minimálních odchylek tloušťky povlaku.
• Vyšší viskozita kašovité baterie zvyšuje odolnost proti sedimentaci při stání a poskytuje silnější elektrodový film na povlak. Vyšší viskozita může také ztěžovat řízení procesu potahování, což může vést k nepravidelnému potahování a proměnné hustotě vrstvy, což zase vede k proměnlivé rychlosti přenosu iontů a tudíž k nepředvídatelné době životnosti baterie (a nepředvídatelné doby dobíjecího cyklu).
• Hustota elektrod má vliv na výkon cyklu a nevratnou ztrátu kapacity v lithium-iontových bateriích. Je třeba jej monitorovat a řídit v příslušných mezích na základě požadavku v procesu kalendářování.

Automatizované in-line měření a regulace viskozity je rozhodující pro řízení parametrů elektrodové suspenze ve fázích přípravy a potahování a sušení ve výrobním procesu baterií, zatímco hustota elektrod musí být ve fázi kalendářování pečlivě sledována, aby se dosáhlo lepšího výkonu baterie. Společnost Rheonics nabízí následující řešení pro řízení a optimalizaci procesu ve vícestupňovém procesu výroby baterií:

1. V souladu Viskozita Měření: Rheonics 'SRV je širokospektrální zařízení pro měření viskozity in-line s vestavěným měřením teploty tekutiny a je schopné detekovat změny viskozity v jakémkoli procesním proudu v reálném čase.
2. V souladu Viskozita a hustota Měření: Rheonics 'SRD je in-line simultánní přístroj na měření hustoty a viskozity s vestavěným měřením teploty tekutiny. Pokud je pro vaši činnost důležité měření hustoty, SRD je nejlepším senzorem, který vyhoví vašim potřebám, s provozními schopnostmi podobnými SRV a přesným měřením hustoty.

Kompaktní tvarový faktor

SRV a SRD společnosti Rheonics mají velmi malý tvarový faktor pro jednoduchou instalaci OEM a dodatečnou montáž. Umožňuje snadnou integraci do jakéhokoli procesního proudu s extrémní lehkostí.

Žádný pokles tlaku procesní řádek

SRV a SRD společnosti Rheonics způsobují nevýznamný pokles tlaku v procesní lince. Měření viskozity a hustoty jsou extrémně přesné a vysoce opakovatelné v newtonovských i nenewtonských, jednofázových a vícefázových kapalinách.

Necitlivý na montážní podmínky: Je možná jakákoli konfigurace

Rheonics SRV a SRD používají jedinečný patentovaný koaxiální rezonátor, ve kterém se dva konce senzorů krouží v opačných směrech, ruší točivé momenty při jejich montáži a tím je činí zcela necitlivými na montážní podmínky.

Přesná, rychlá a spolehlivá měření

Sofistikovaná, patentovaná elektronika 3. generace řídí tyto senzory a vyhodnocuje jejich odezvu. Díky velmi rychlé a robustní elektronice v kombinaci s komplexními výpočetními modely se zařízení Rheonics řadí mezi nejrychlejší a nejpřesnější v oboru. SRV a SRD poskytují měření v reálném čase, přesnou viskozitu (a hustotu s SRD) každou sekundu a nejsou ovlivněny kolísáním průtoku!

Špičkový design a technologie senzorů

SRD a SRV společnosti Rheonics mají velmi malý tvarový faktor pro jednoduchou instalaci OEM a dodatečnou montáž. Umožňuje snadnou integraci do jakéhokoli procesního proudu s extrémní lehkostí. Snadno se čistí a nevyžadují žádnou údržbu ani nové konfigurace a jsou dokonale kompatibilní s průmyslovými komunikačními systémy. Oba senzory jsou k dispozici s průmyslovými standardními procesními připojeními, jako je ¾ “NPT a 1” Tri-clamp, což operátorům umožňuje nahradit existující teplotní senzor v jejich procesní linii za SRV nebo SRD a poskytnout kromě vysoce přesné a účinné informace o procesní tekutině, jako je hustota a viskozita, kromě přesné měření teploty pomocí zabudovaného Pt1000 (k dispozici DIN EN 60751 třída AA, A, B).

SRD: Jeden nástroj, trojitá funkce

Rheonics 'SRD je jedinečný produkt, který nahrazuje tři různé přístroje pro měření viskozity, hustoty a teploty. Eliminuje obtížné umístění tří různých nástrojů a poskytuje extrémně přesná a opakovatelná měření v nejnáročnějších podmínkách.

Elektronika postavená podle vašich potřeb

Snímací elektronika, která je k dispozici v krytu převodníku odolném proti výbuchu i v malém provedení na DIN lištu, umožňuje snadnou integraci do procesních potrubí a do skříní strojů.

Snadná integrace

Mnoho analogových a digitálních komunikačních metod implementovaných v senzorové elektronice umožňuje snadné a snadné připojení k průmyslovým PLC a řídicím systémům.

Rheonics nabízí jiskrově bezpečné senzory certifikované ATEX a IECEx pro použití v nebezpečném prostředí. Tyto senzory splňují základní požadavky na ochranu zdraví a bezpečnost související s návrhem a konstrukcí zařízení a ochranných systémů určených pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Certifikace jiskrově bezpečné a odolné proti výbuchu, které vlastní Rheonics, také umožňují přizpůsobení stávajícího senzoru, což našim zákazníkům umožňuje vyhnout se časům a nákladům spojeným s identifikací a testováním alternativy. Vlastní senzory mohou být poskytovány pro aplikace, které vyžadují jednu jednotku až tisíce jednotek; s dodací lhůtou týdnů versus měsíce.

Rheonika SRV & SRD jsou certifikovány ATEX i IECEx.

Nainstalujte snímač přímo do procesního proudu, abyste mohli provádět měření viskozity a hustoty v reálném čase. Není potřeba žádné obtokové potrubí: snímač může být ponořen do potrubí, průtok a vibrace neovlivňují stabilitu a přesnost měření. Optimalizujte výkon míchání poskytováním opakovaných, po sobě jdoucích a konzistentních testů na tekutině.