Håndtering af løsvare i
batteriproduktionen
I takt med at verden i stigende grad bevæger sig mod vedvarende energi, er batterier blevet en uundværlig del af energilagringen. Produktionen af batterier af høj kvalitet kræver dog en kompleks proces med forskellige produktionstrin, herunder håndtering af bulkmaterialer. Pulverhåndtering spiller en afgørende rolle i batteriproduktionen og omfatter transport, opbevaring og forarbejdning af de pulverformige materialer, der anvendes i batterielektroder.
Håndteringen af disse pulvere kræver en følsom balance: Deres renhed skal sikres, kontaminering og krydskontaminering skal forhindres, og optimale betingelser skal opretholdes for at bevare deres fysiske og kemiske egenskaber.
Samtidig øger udviklingen inden for elektrisk mobilitet og energilagring behovet for lithium og andre råmaterialer som kobolt, nikkel og mangan, især inden for batteriproduktion. I batteriernes krævende produktionskæde er tilførslen af råmaterialerne det første trin og samtidig afgørende for slutproduktets kvalitet.
Håndteringen af bulkmaterialer har derfor væsentlig betydning for batteriets ydeevne og levetid. Ud over eksplosionsbeskyttelse skal der også tages højde for kravene til containment.
Produktion af batterimaterialer
HECHT Technologie udvikler og leverer avancerede teknologier til tømning, transport og dosering, som anvendes til fremstilling af en lang række batterikomponenter. Hovedfokus ligger på kontinuerlig og præcis tilførsel af råmaterialer til produktionen af katoder og anoder, samtidig med at både operatører og produkt beskyttes bedst muligt.
Vores kunde er en anerkendt batteriproducent med hovedsæde i Tyskland.
Det installerede kombinationsanlæg består af en anodelinje og en katodelinje. Hver linje består igen af to separate delanlæg, der fungerer uafhængigt af hinanden. I princippet gennemføres den samme proces i hvert delanlæg, begyndende ved produktpåfyldningsstationerne.
I anlægget tilføres, transporteres og doseres de pulverformige komponenter præcist i en blandebeholder, som stilles til rådighed af kunden. I de efterfølgende procestrin anvendes pulveret til fremstilling af elektrodepasta til anoderne i lithium ion batterier. Der blev i alt leveret to blandestationer med tilhørende systemer til produktpåfyldning.
Funktionel beskrivelse
Anode- og katodematerialerne tilføres Big Bag tømmestationer med minimal støvudvikling. Stationerne består af fire hovedkomponenter: tilslutningssystemet, støttebordet, rammen og løfteanordningen. Derudover er der integreret en klumpknuser, som findeler agglomerater før doseringen.
Big Baggen tilsluttes HECHT Liner Connection System LAS-EC, som muliggør sikker, ergonomisk og støvfri håndtering og opfylder OEB 4 kravene for NMC produkter. Carbon black og grafit tømmes ligeledes via LAS-EC systemet for at sikre renlighed og beskyttelse mod kontaminering.
Mindre mængder, der leveres i sække, håndteres med minimal støvudvikling i en sækketømmestation med glovebox. Sækkene åbnes inde i gloveboxen, hvorefter produktet føres ind i det pneumatiske transportsystem ved hjælp af en kugleformet sugesko og et rørværk. Dette sikrer en ensartet produktkvalitet.
Pulveret transporteres til doseringsstationen ved hjælp af en HECHT ProClean Conveyor (PCC) vakuumtransportør. Hvert produkt har sit eget transportsystem, som samtidig fungerer som bufferbeholder. Doseringen udføres præcist og sekventielt i henhold til recepten, og op til tre faste stoffer kan kombineres.
Efter hvert doseringstrin kontrolleres resultatet ved hjælp af en kontrolvejning. Blandebeholderen er placeret i en udsugningskabine og udstyret med et pneumatisk betjent låg.
Elektrodepastaen fremstilles derefter i blanderen ved at kombinere pulveret med væske. Pastaen påføres metalsubstrater, tørres og skæres til. Separatorfolier af porøs plast forhindrer kortslutninger. Elektroderne og separatorerne stables, placeres i et hus, fyldes med elektrolyt og forsegles.
Genanvendelsesproces
Det er ikke kun fremstillingen af batterier, der er en kompleks proces. Genanvendelse spiller også en vigtig rolle i reduktionen af farlige kemikaliers miljøpåvirkning. Der er imidlertid flere udfordringer, som gør genanvendelsen af batterier særligt krævende.
Carbon black, som består af kulstof, er et nyttigt materiale, men kan samtidig udgøre en potentiel sundhedsrisiko ved indånding. De fine partikler kan trænge ned i lungerne og forårsage luftvejsproblemer. Derfor skal der træffes passende sikkerhedsforanstaltninger ved håndtering af carbon black. Materialet kan genvindes fra brugte batterier ved hjælp af en genanvendelsesproces, der kaldes pyrolyse. Pyrolyse er termisk nedbrydning af organiske materialer i et iltfrit miljø.
Ved genanvendelse af batterier bliver de først mekanisk knust og adskilt i deres enkelte komponenter. Derefter opvarmes batterikomponenterne i en ovn under iltfrie forhold. Opvarmningen nedbryder de organiske materialer i batteriet og danner en blanding af flydende og gasformige komponenter samt carbon black. Blandingen behandles efterfølgende i flere procestrin for at udskille og rense carbon black.
Det genvundne carbon black kan anvendes til andre formål, eksempelvis til fremstilling af gummi og plast, eller genanvendes i batteriproduktionen. Genanvendelsesprocessen gør det også muligt at genvinde andre råmaterialer, herunder lithium, kobolt og nikkel samt bærerfolier af kobber eller aluminium.
I det sidste procestrin anvendes forskellige HECHT containment transport- og fyldestationer. De sørger for sikker fyldning af produkterne, beskytter operatørerne og klargør materialerne til transport.