Schüttguthandling in
der Batteriefertigung
Da die Welt sich zunehmend auf erneuerbare Energien ausrichtet, sind Batterien zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Energiespeicherung geworden. Die Produktion von hochwertigen Batterien erfordert jedoch einen komplexen Prozess, der verschiedene Fertigungsstufen umfasst, einschließlich des Schüttguthandlings. Der Umgang mit Pulvern spielt eine entscheidende Rolle in der Batterieproduktion, da er den Transport, die Lagerung und die Verarbeitung von pulverförmigen Materialien umfasst, die in den Batterieelektroden verwendet werden.
Die Handhabung dieser Pulver erfordert ein sensibles Gleichgewicht zwischen der Gewährleistung ihrer Reinheit, der Verhinderung von (Kreuz-) Kontaminationen und der Aufrechterhaltung optimaler Bedingungen für ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften.
Zusätzlich treibt der Trend zur Elektromobilität sowie -speicherung den Bedarf an Lithium und anderen Rohstoffen wie Cobalt, Nickel und Mangan – speziell bei der Batteriefertigung – voran. Bei der anspruchsvollen Produktionskette der Akkus stellt die Zuführung von Ausgangsmaterialien den Ersten, aber für die Qualität des Endproduktes entscheidenden Schritt dar.
Auch hier spielt das Schüttguthandling eine wesentliche Rolle für die Lebensdauer und Leistung der Batterie. Neben dem EX-Schutz gilt es auch, Containment Aspekte zu beachten.
Herstellung von Batteriemassen
HECHT Technologie realisiert und bietet hochmoderne Entleer-, Förder- und Dosiertechnologien für die Herstellung unterschiedlichster Batteriebestandteile. Das Hauptaugenmerk liegt auf der kontinuierlichen und exakten Zuführung von Rohstoffen für die Produktion von Kathoden und Anoden. Der Schutz der Anwender und des Produkts steht dabei im Fokus.
Unser Kunde ist ein namhafter Batteriehersteller mit Hauptsitz in Deutschland.
Die installierte Kombi-Anlage besteht aus einer Anodenlinie und einer Kathodenlinie. Beide Linien bestehen wiederum aus zwei getrennten, voneinander unabhängigen Teilanlagen. In jeder Teilanlage wird prinzipiell der gleiche Prozess ausgeführt beginnend an den Aufgabestationen.
In der Anlage werden die pulverförmigen Bestandteile aufgegeben, gefördert und in einen bauseitigen Mischbehälter dosiert. Das Pulver wird dann in den nachfolgenden Prozessschritten für die Herstellung der Elektrodenpaste der Anode für Lithium Ionen Batterieelektroden verwendet. Insgesamt wurden zwei Mischstationen mit zugehörigen Produktaufgaben geliefert.
Functional description
Die Anoden- und Kathodenmaterialien werden staubarm in Big-Bag-Entleerstationen zugegeben. Diese bestehen aus vier Hauptkomponenten: Anschlusssystem, Auflagetisch, Gestell und Hubgerät. Zusätzlich ist ein Klumpenbrecher integriert, der Agglomerate vor der Dosierung zerkleinert.
Der Big Bag wird am HECHT Liner-Anschluss System LAS-EC befestigt, das ein sicheres, ergonomisches und staubfreies Handling ermöglicht und den OEB-4-Level für NMC-Produkte erfüllt. Auch Ruß und Grafit werden über das LAS-EC-System entleert, um Sauberkeit und Kontaminationsschutz zu gewährleisten.
Kleinmengen in Säcken werden staubarm über eine Sackentleerstation mit Glovebox verarbeitet. Dort werden die Säcke geöffnet und das Produkt mittels Kugelabsaugschuh und Rührwerk in das pneumatische Fördersystem geleitet, um eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen.
Das Pulver wird per Vakuumförderer HECHT ProClean Conveyor (PCC) zur Dosierstation transportiert. Jedes Produkt hat ein eigenes Fördersystem, das zugleich als Vorlagebehälter dient. Die Dosierung erfolgt genau und sequentiell nach Rezeptur, bis zu drei Feststoffe können gemischt werden.
Nach jeder Dosierung wird das Ergebnis kontrollgewogen. Der Mischbehälter ist in einer Absaugkabine mit pneumatischem Auflagedeckel untergebracht.
Anschließend wird im Mischer mit Flüssigkeit die Elektrodenpaste hergestellt, auf Metallsubstrate aufgetragen, getrocknet und ausgeschnitten. Separatorfolien aus porösem Kunststoff verhindern Kurzschlüsse. Elektroden und Separatoren werden geschichtet, in ein Gehäuse mit Elektrolyt gefüllt und versiegelt.
Recyclingsverfahren
Nicht nur die Herstellung von Batterien ist ein komplexer Prozess, denn letztendlich ist das Recycling ein wichtiger Aspekt, um die Umweltauswirkungen von gefährlichen Chemikalien zu reduzieren. Es gibt jedoch einige Schwierigkeiten, die den Prozess des Batterierecyclings erschweren.
Speziell Carbon Black, das aus Kohlenstoff besteht, ist sowohl ein nützlicher, aber auch ein potentiell gefährlicher Stoff, wenn er eingeatmet wird. Die feinen Partikel können in die Lungen gelangen und zu Atemproblemen führen. Aus diesem Grund müssen bei der Verwendung von Carbon Black Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Carbon Black kann aus Altbatterien durch ein Recyclingverfahren gewonnen werden, das als Pyrolyse bezeichnet wird. Pyrolyse ist ein thermischer Abbau von organischen Materialien in einer Sauerstoff-freien Umgebung.
Im Falle von Batterien werden diese zuerst mechanisch zerkleinert und in ihre Einzelteile zerlegt. Anschließend werden die Batterieteile in einem Ofen unter sauerstofffreien Bedingungen erhitzt. Durch die Erhitzung werden die organischen Materialien in der Batterie abgebaut und es entsteht ein Gemisch aus flüssigen und gasförmigen Bestandteilen sowie Carbon Black. Das entstandene Gemisch wird dann in verschiedenen Prozessschritten aufbereitet, um das Carbon Black von anderen Bestandteilen zu trennen und zu reinigen.
Das gewonnene Carbon Black kann dann in anderen Anwendungen wie Gummi- und Kunststoffherstellung eingesetzt oder erneut zur Batterieproduktion verwendet werden. Auch andere Rohstoffe werden durch das Recyclen zurückgewonnen, z.B. Lithium, Cobalt, Nickel als auch die Trägerfolien aus Kupfer oder Aluminium.
Um diese Produkte im letzten Schritt sicher und für den Bediener ungefährlich abzufüllen und für den Transport vorzubereiten, kommen diverse HECHT Containment Förder- und/oder Befüllstationen zum Einsatz.