Podsumowanie
W produkcji baterii litowo-jonowych nawet drobne ilości zanieczyszczenia jonami metalowymi (żelazo, chrom, nikel) mogą zniszczyć przewodność elektrody i spowodować awarię baterii.Należy zachować szczególną ostrożność w obsłudze proszków NCM (nikl, kobalt, mangan) i LFP (fosforan żelaza i litu)Badanie tego przypadku pokazuje, w jaki sposób Doebritz rozwiązał kryzys zanieczyszczenia w dużej fabryce akumulatorów, wykorzystując specjalnie zaprojektowany obrotowy podsycacz śluzy powietrznej.
Problem: niewidzialny zabójca
Jeden z wiodących producentów baterii w fazie mieszania prekursorów NCM miał do czynienia ze wzrostem wskaźników odrzucenia.
Objawy:
-
Wysoka zawartość metali:Badania ICP-MS wykazały poziomy żelaza (Fe) i chromu (Cr) przekraczające 50 ppb w końcowym proszku katodowym.
-
Czarne Plamy:Operatorzy znaleźli maleńkie plamki metalowe w wyładowaniu zaworu podczas wewnętrznych audytów.
-
Zanieczyszczenie krzyżowe:Znaleziono śladowe ilości poprzednich partii uwięzione w kieszeni wirnika podczas zmiany koloru.
-
Wrażliwość na tlen:Proszek NCM szybko utlenia się w powietrzu otoczenia, co powoduje jego degradację.
Analiza przyczyny:
Istniejący standardowy zawór obrotowy ze stali nierdzewnej cierpiał na:
-
Odżywianie ścierające:Ciężkie cząstki NCM działały jak szlifowanie, zużywając końcówki i obudowę wirnika 304SS, zrzucając cząstki żelaza.
-
Pułapki szczelin:Stary wzór miał zwinięte głowice śrub i martwe miejsca, gdzie gromadził się proch.
-
Brak atmosfery obojętnej:Powietrze wchodzące do pieczęci zaworów wprowadza wilgoć i tlen.
Rozwiązanie Doebritza: ultraczyste i antyabrasowe
Doebritz zaprojektował specjalny zawór obrotowy, koncentrujący się na zerowym zanieczyszczeniu i ochronie obojętnej.
1Modernizacja materiału: 316L SS z pasywacją
-
Korpus i wirnik:Zmodernizowana na 316L stali nierdzewnej, by wytrzymać korozję kwasową pochodzącą z prekursorów baterii.
-
Obsługa powierzchni:Elektrolizowane do Ra ≤ 0,4 μm i chemicznie pasywowane w celu usunięcia wolnego żelaza z powierzchni.
2Technologia antyodnoszenia: powłoka węglowolna
-
Wskazówki wirnika:Całkowicie powlekane węglem wolframu (WC) przy użyciu opryskiwania termicznego HVOF.
-
Korzyści:Twardość HV 1300+ zapobiegała zużyciu ścierającego z ceramicznego proszku NCM, drastycznie zmniejszając zrzut żelaza.
3System oczyszczania azotu i inertacji
-
Podwójne porty oczyszczania:Zainstalowane na obu uszczelnieniach wału.
-
Funkcja:Utrzymuje pozytywne ciśnienie azotu o bardzo wysokiej czystości (99,999%) wewnątrz obudowy zaworu, zapobiegając wnikaniu powietrza otoczenia i utlenianiu proszku.
4. Sanitarne szybkie projektowanie czyszczenia
-
Dostęp bez narzędzi:Drzwi swingowe umożliwiały operatorom usunięcie wirnika w ciągu 3 minut.
-
Brak wątków:Przeprojektowane płyty końcowe eliminowały wystawione nici, gdzie proszek mógłby się ukryć, zapewniając 100% czystość w przypadku zmian partii.
Wdrożenie
Zawór został zainstalowany w przewodzie katodowym do kalcynera.
-
Przewód był oczyszczany azotem przez godzinę.
-
Zawór Doebritza został zainstalowany z uszczelnieniami metalowymi, aby zapobiec wydalania polimeru.
-
Wyciek azotu został aktywowany i monitorowany za pomocą sterownika przepływu masy.
-
System przeszedł testy wykrywania wycieku helu w celu zapewnienia integralności uszczelnienia.
Wyniki i ROI
Po 6 miesiącach ciągłej pracy wyniki były ostateczne:
-
Redukcja jonów metalowych:Zanieczyszczenie Fe i Cr spadło do< 5 ppb, dobrze w specyfikacji.
-
Zero Czarnych Plam:Mikroskopowa analiza proszku nie wykazała żadnych metalowych włączeń.
-
Dłuższa żywotność:Rotor węglanu wolframowego wykazał znikome zużycie po przetworzeniu ponad 500 ton NCM.
-
Poprawa wydajności:Wskaźniki odrzucenia spadły o 12%, oszczędzając miliony na kosztach złomu.
Obliczenie zwrotu z działalności:
Zawór zapłacił za siebie w3 miesiącepoprzez zmniejszenie ilości złomu i uniknięcie przerw w produkcji.
Częste pytania
Dlaczego nie użyć stali nierdzewnej 304?
304 SS zawiera mniej molibdenu i jest bardziej podatny na korozję z powodu kwasów z baterii i zużycia od proszków ścierających.
Czy zawór może obsłużyć LFP (Lithium Iron Phosphate)?
Tak. LFP jest nieco mniej ścierający niż NCM, ale bardzo wrażliwy na wilgoć.
Czy oczyszczanie azotu jest kosztowne?
Nie, objętość oczyszczania jest bardzo niska (zwykle 2-5 Nm3/h).
Czy Doebritz dostarcza testy na zrzucanie cząstek?
Doebritz może dostarczyć pakiety weryfikacyjne, w tym testy białych rękawic i analizę liczby cząstek, aby udowodnić czystość zaworu przed wysyłką.
Wniosek
Obsługa materiałów katodowych baterii wymaga czegoś więcej niż tylko zaworu ze stali nierdzewnej, wymaga też strategii kontroli zanieczyszczeń.i ultra-higienicznego projektu, Doebritz dostarczył rozwiązanie chroniące integralność materiałów akumulatorów i rentowność zakładu.
Czy zanieczyszczenie metali wpływa negatywnie na wydajność baterii?
Skontaktuj się z Doebritz Shanghai Co., Ltd. i pozwól naszym inżynierom zaprojektować bezkontaminacyjne rozwiązanie zaworu rotacyjnego dla linii produkcyjnej NCM, NCA lub LFP.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!