Bản tóm tắt
Trong sản xuất pin lithium-ion, ngay cả một lượng nhỏ ion kim loại (Sắt, Crom, Niken) cũng có thể làm hỏng độ dẫn điện của điện cực và gây hỏng pin. Xử lý bột NCM (Nickel Cobalt Mangan) và LFP (Lithium Iron Phosphate) đòi hỏi phải hết sức thận trọng. Nghiên cứu điển hình này khám phá cách Doebritz giải quyết cuộc khủng hoảng ô nhiễm cho một nhà máy sản xuất pin lớn bằng cách sử dụng máy cấp liệu khóa khí quay được thiết kế riêng.
Vấn đề: Kẻ giết người vô hình
Một nhà sản xuất pin hàng đầu phải đối mặt với tỷ lệ loại bỏ ngày càng tăng trong giai đoạn trộn tiền chất NCM của họ.
Triệu chứng:
-
Hàm lượng kim loại cao: Các thử nghiệm ICP-MS cho thấy hàm lượng Sắt (Fe) và Crom (Cr) vượt quá 50 ppb trong bột catốt cuối cùng.
-
Đốm đen: Người vận hành đã tìm thấy các đốm kim loại nhỏ trong quá trình xả van quay trong quá trình kiểm tra nội bộ.
-
Ô nhiễm chéo: Một lượng dấu vết của lô trước đó được tìm thấy bị mắc kẹt trong các túi rôto trong quá trình thay đổi màu sắc.
-
Độ nhạy oxy: Bột NCM bị oxy hóa nhanh chóng khi tiếp xúc với không khí xung quanh, khả năng phân hủy.
Phân tích nguyên nhân gốc rễ:
Van quay bằng thép không gỉ tiêu chuẩn hiện có bị:
-
mài mòn: Các hạt NCM cứng hoạt động giống như giấy nhám, làm mòn các đầu và vỏ rôto 304SS, làm bong ra các hạt sắt.
-
Bẫy kẽ hở: Thiết kế cũ có đầu bu lông có ren và các khoảng chết nơi bột tích tụ.
-
Thiếu khí trơ: Không khí xung quanh đi vào các vòng đệm van đưa hơi ẩm và oxy vào.
Giải pháp Doebritz: Siêu sạch & Chống mài mòn
Doebritz đã thiết kế một loại van quay đặc biệt tập trung vào việc không gây ô nhiễm và bảo vệ trơ.
1. Nâng cấp vật liệu: 316L SS với sự thụ động
-
Thân & Cánh quạt: Được nâng cấp lên thép không gỉ 316L để chống ăn mòn axit từ tiền chất pin.
-
Xử lý bề mặt: Được đánh bóng bằng điện đến Ra ≤ 0,4 µm và được thụ động hóa về mặt hóa học để loại bỏ sắt tự do khỏi bề mặt.
2. Công nghệ chống mài mòn: Lớp phủ cacbua vonfram
-
Mẹo cánh quạt: Được phủ toàn bộ bằng cacbua vonfram (WC) bằng phương pháp phun nhiệt HVOF.
-
Lợi ích: Độ cứng của HV 1300+ ngăn chặn sự mài mòn từ bột NCM giống gốm, làm giảm đáng kể sự bong tróc sắt.
3. Hệ thống lọc và làm trơ nitơ
-
Cổng thanh lọc kép: Được lắp đặt trên cả hai phốt trục.
-
Chức năng: Duy trì áp suất dương của Nitơ có độ tinh khiết cực cao (99,999%) bên trong vỏ van, ngăn không khí xung quanh xâm nhập và oxy hóa bột.
4. Thiết kế vệ sinh nhanh chóng
-
Truy cập không cần công cụ: Cửa xoay cho phép người vận hành tháo rôto trong 3 phút.
-
Không có chủ đề: Các tấm cuối được thiết kế lại giúp loại bỏ các sợi lộ ra nơi bột có thể ẩn, đảm bảo khả năng làm sạch 100% khi thay đổi mẻ.
Thực hiện
Van được lắp đặt trong đường cấp vật liệu catốt dẫn đến máy nung vôi.
-
Dây chuyền được làm sạch bằng nitơ trong 1 giờ.
-
Van Doebritz được lắp đặt các miếng đệm mặt kim loại để ngăn chặn sự thoát khí polyme.
-
Quá trình thanh lọc nitơ được kích hoạt và giám sát thông qua bộ điều khiển lưu lượng lớn.
-
Hệ thống đã trải qua thử nghiệm phát hiện rò rỉ khí heli để đảm bảo tính toàn vẹn của vòng đệm.
Kết quả và ROI
Sau 6 tháng hoạt động liên tục, kết quả đã rõ ràng:
-
Giảm ion kim loại: Ô nhiễm Fe và Cr giảm xuống< 5ppb, cũng nằm trong thông số kỹ thuật.
-
Không có đốm đen: Phân tích dưới kính hiển vi của bột cho thấy không có tạp chất kim loại.
-
Tuổi thọ dịch vụ kéo dài:Rôto cacbua vonfram có độ mòn không đáng kể sau khi xử lý hơn 500 tấn NCM.
-
Năng suất được cải thiện:Tỷ lệ loại bỏ giảm 12%, tiết kiệm hàng triệu chi phí phế liệu.
Tính toán ROI:
Van đã tự trả tiền trong3 thángthông qua việc giảm phế liệu và tránh tình trạng ngừng sản xuất.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao không sử dụng Inox 304?
304 SS chứa ít Molypden hơn và dễ bị ăn mòn rỗ hơn từ bùn pin có tính axit và mài mòn từ bột mài mòn. 316L là yêu cầu tối thiểu cho các ứng dụng pin.
Van có thể xử lý LFP (Lithium Iron Phosphate) không?
Đúng. LFP ít bị mài mòn hơn NCM nhưng rất nhạy cảm với độ ẩm. Việc thanh lọc nitơ và thiết kế vệ sinh là rất cần thiết cho LFP để ngăn chặn quá trình thủy phân và duy trì công suất.
Quá trình thanh lọc nitơ có tốn kém không?
Không. Khối lượng thanh lọc rất thấp (thường là 2-5 Nm³/h). Chi phí của nitơ không đáng kể so với chi phí loại bỏ một mẻ vật liệu catốt.
Doebritz có cung cấp các thử nghiệm loại bỏ hạt không?
Đúng. Doebritz có thể cung cấp các gói xác nhận bao gồm kiểm tra găng tay trắng và phân tích số lượng hạt để chứng minh độ sạch của van trước khi vận chuyển.
Phần kết luận
Việc xử lý vật liệu làm cực âm của pin không chỉ đòi hỏi một van "thép không gỉ"; nó đòi hỏi một chiến lược kiểm soát ô nhiễm. Bằng cách tích hợp tính năng chống mài mòn cacbua vonfram, làm trơ nitơ và thiết kế cực kỳ vệ sinh, Doebritz đã cung cấp giải pháp bảo vệ tính toàn vẹn của vật liệu pin và lợi nhuận của nhà máy.
Ô nhiễm kim loại có ảnh hưởng đến năng suất pin của bạn không?
Hãy liên hệ với Công ty TNHH Doebritz Shanghai ngay hôm nay. Hãy để các kỹ sư của chúng tôi thiết kế giải pháp van quay không gây ô nhiễm cho dây chuyền sản xuất NCM, NCA hoặc LFP của bạn.
