Midstream - Batterieproduktion

Elektroden, Separatoren, Elektrolyte, Anoden und Kathoden sind wesentliche Batteriekomponenten. Die Magie, die aus der Energiespeicherung in der Batterie entsteht, hängt von der Qualität des Batteriematerials und der Energiedichte in der Batterie ab. Der entscheidende Unterschied zwischen den Batterieherstellern ist, wie bei Elektroautos, die Reichweite bzw. die Lebensdauer der Batterie zwischen den Ladevorgängen. 
Lithium ist das leichteste Metall mit der geringsten Dichte aller festen Elemente und ist von Natur aus in konzentrierter Form nur bei trockener Luftfeuchtigkeit über längere Zeit stabil, wandelt sich aber langsam in Lithiumnitrid um. 

Unter feuchten Bedingungen reagiert Lithiumhydroxid, der Zustand von Lithium in Batteriequalität, mit der Luft und bildet eine Oberflächenschicht, die mit der Base interagiert. Wie alle Alkalimetalle reagiert auch Lithium mit Hautfeuchtigkeit und verursacht schwere Verbrennungen. Dies stellt eine erhebliche Herausforderung für eine Pumpe dar, die Lithiumschlämme mit einer kontinuierlichen Ablagerung auf die Metallpumpe und die Systemkomponenten befördert. 
Bei der Herstellung von Batterien trägt Lithium, die für die Produktion einer Lithium-Ionen-Batterie wichtigste Komponente, die positiv geladenen Elektronen im Elektrolyten zwischen Kathode und Anode, der für das Laden und Entladen der Batterie verantwortlich ist. 

Bei der Herstellung hat die Lithiumaufschlämmung in Suspension mit Lithiumcarbonit eine hohe Viskosität und ist sehr abrasiv. Die Wahl der verfügbaren Pumpentechnologien wird noch wichtiger, wenn man die Art des Pumpenmaterials und das Verhalten des Lithiumschlamms bei der Herstellung der Anoden- und Kathodenelektroden berücksichtigt. 
Wie bereits erwähnt, sind die Batteriechemikalien sowohl abrasiv als auch korrosiv, aber die Aufschlämmung ist auch extrem scherempfindlich, was die Komplexität noch erhöht. Folglich ist die Beschränkung der Pumpentechnologie nicht nur auf die Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß, korrosiven Verschleiß und Scherempfindlichkeit beschränkt, sondern auch auf die Anforderung, nicht leitend zu sein. Zu den leitfähigen Metallteilen gehören Kupfer, Zink oder Nickel, so dass in der gesamten Batterieproduktionsanlage Pumpen, Komponenten wie Ventile, Dichtungen und Messgeräte nicht leitfähig sein müssen.

 

Bei der Herstellung der Kathode werden Vorläufermaterialien verwendet:

• Kobalt und Nickel 

In Vorbereitung:

• Salzauflösung und Ammoniak wird übertragen und dosiert. 

Bei der Reaktion:

• Wässriges Alkali (Reaktion auf Metalle) und Komplexbildner werden gemischt, um die Vorläuferkörner (pH-Wert größer als 10) mit Hydroxidionen zu verbinden. 

Und in der Nachbearbeitung

• Sobald die Kristalle eine bestimmte Größe erreicht haben, wird die Aufschlämmung gewaschen, gefiltert und getrocknet, so dass sie für den Einbau und den Betrieb der Kathode bereit ist. 

 Bei der Anodengraphitierung:

• Bei diesem Verfahren wird das Rohmaterial über einen längeren Zeitraum extremer Hitze ausgesetzt, woraufhin der Graphit mit Flusssäure (HP), Salzsäure (HCL) und Schwefelsäure (H2SO4) gereinigt wird. 

In Separator und Elektrodenbeschichtung:

• Eine Membran zwischen Anode und Kathode, die verhindert, dass die Elektroden miteinander in Kontakt kommen, aber die freie Bewegung von Ionen zwischen ihnen zur Energieübertragung ermöglicht. 
• Die Elektrodenbeschichtung ist ein Gemisch aus Polymerbindemitteln und Lösungsmitteln, das anschließend mit der Aufschlämmung (Anode und Kathode) beschichtet und getrocknet wird. 

Wo passen unsere Pumpen also hin? 
Verderflex-Schlauchpumpen sind von Natur aus für scherempfindliche Produkte geeignet, aber im Einklang mit einem geeignet konzipierten System, das auf peristaltischen Prinzipien, laminarer Strömung und der Kontrolle der Pulsation (mit oder ohne Dämpfer) basiert, wird die Flüssigkeit so geschützt, dass nur 1% Scherung erreicht wird. Das Design des Verderflex-Schuhs erzeugt genügend Geschwindigkeit, um erstens die Feststoffsuspension aufrechtzuerhalten und zweitens genügend Bewegung zu erzeugen, um hochviskose Flüssigkeiten zu transportieren, ohne die Ablagerungsgeschwindigkeit von Schlammpartikeln bei niedrigen Transportgeschwindigkeiten zu erreichen.  In einer Verderflex-Schlauchpumpe ist der einzige Kontaktpunkt mit der Flüssigkeit der innere Teil des Schlauchs. Die optionalen Flanschkomponenten beseitigen das Risiko eines Metallkontakts und einer Verunreinigung, so dass die Pumpe nicht leitend ist, was für die Verbesserung der Energiedichte und Qualität von Batteriezellen äußerst wichtig ist. Folglich ermöglichen Verderflex-Pumpen dem Kunden, den gleichen Platzbedarf für die Batterie beizubehalten und gleichzeitig eine höhere Energiedichte für eine längere Lebensdauer der Batterie zu erreichen. 

Verderair-Membranpumpen, einschließlich der PURE- und AODD-Pumpen (luftbetriebene Doppelmembranpumpen) mit nichtleitenden Materialien, eignen sich perfekt für die Anforderungen einer Batterieproduktionsanlage. In einer ATEX-Umgebung zeichnet sich die Marke durch einen sicheren Flüssigkeitstransfer und eine genaue Dosierung aus, wobei PTFE-Pumpen am besten für hohe Temperaturen und hochkorrosive Säuren geeignet sind. 

Je nach Genauigkeitsgrad eignen sich sowohl die Verderflex-Schlauchpumpen als auch die Verderair-Membranpumpen für Dosieranwendungen in der Batterieherstellung:
• Förderung von Schlämmen mit geringer Scherkraft
• Industrielle Wasseraufbereitung zur Wiederverwendung
• Kalkdosierung zur Korrektur des pH-Werts von Wasser aus dem Säureprozess
• Chemikaliendosierung und -abgabe 
• Transfer und Dosierung von Bindermaterial 
• Elektrodentransfer und -dosierung 
• Die Filterpresse