Manipulación de productos a granel en
la fabricación de baterías
A medida que el mundo avanza hacia las energías renovables, las baterías se han convertido en un componente esencial para el almacenamiento de energía. Sin embargo, la fabricación de baterías de alta calidad requiere un proceso complejo con distintas etapas de producción, entre ellas la manipulación de sólidos a granel. La gestión de polvos desempeña un papel fundamental en la fabricación de baterías, ya que comprende el transporte, el almacenamiento y el procesamiento de los materiales en polvo utilizados en sus electrodos.
La manipulación de estos polvos exige un equilibrio especialmente delicado: es necesario preservar su pureza, evitar la contaminación y la contaminación cruzada, y mantener unas condiciones óptimas para conservar sus propiedades físicas y químicas.
Al mismo tiempo, el creciente desarrollo de la movilidad eléctrica y del almacenamiento de energía está impulsando la demanda de litio y de otras materias primas, como cobalto, níquel y manganeso, especialmente en la fabricación de baterías. Dentro de esta exigente cadena de producción, la alimentación de las materias primas constituye el primer paso y resulta decisiva para la calidad del producto final.
Por tanto, la manipulación de sólidos a granel influye considerablemente en el rendimiento y la vida útil de las baterías. Además de la protección contra explosiones, también deben tenerse en cuenta los requisitos de contención.
Producción de materiales para baterías
HECHT Technologie desarrolla y suministra tecnologías de última generación para la descarga, el transporte y la dosificación destinadas a la fabricación de una amplia variedad de componentes de baterías. El objetivo principal es garantizar una alimentación continua y precisa de las materias primas utilizadas en la producción de cátodos y ánodos, protegiendo al mismo tiempo tanto a los operarios como al producto.
Nuestro cliente es un reconocido fabricante de baterías con sede central en Alemania.
La instalación combinada consta de una línea de ánodos y una línea de cátodos. A su vez, cada línea está formada por dos subsistemas separados que funcionan de manera independiente. En principio, en cada subsistema se realiza el mismo proceso, comenzando en las estaciones de alimentación de producto.
En la instalación, los componentes en polvo se introducen, transportan y dosifican con precisión en un recipiente mezclador suministrado por el cliente. En las siguientes etapas del proceso, el polvo se utiliza para fabricar la pasta de electrodos destinada a los ánodos de las baterías de iones de litio. En total, se suministraron dos estaciones de mezcla con sus respectivos sistemas de alimentación de producto.
Descripción funcional
Los materiales de los ánodos y cátodos se introducen en estaciones de descarga de Big Bags con una generación mínima de polvo. Estas estaciones constan de cuatro componentes principales: el sistema de conexión, la mesa de apoyo, la estructura y el dispositivo de elevación. Además, incorporan un triturador de grumos que deshace los aglomerados antes de la dosificación.
El Big Bag se conecta al sistema HECHT Liner Connection System LAS-EC, que permite una manipulación segura, ergonómica y sin polvo, y cumple los requisitos OEB 4 para productos NMC. El negro de humo y el grafito también se descargan mediante el sistema LAS-EC para garantizar la limpieza y evitar la contaminación.
Las pequeñas cantidades suministradas en sacos se procesan con una generación mínima de polvo mediante una estación de descarga de sacos equipada con una glovebox. Los sacos se abren en su interior y el producto se introduce en el sistema de transporte neumático mediante una zapata de aspiración esférica y un agitador, garantizando una calidad constante del producto.
El polvo se transporta hasta la estación de dosificación mediante un transportador neumático por vacío HECHT ProClean Conveyor (PCC). Cada producto dispone de su propio sistema de transporte, que también funciona como tolva pulmón. La dosificación se realiza de forma precisa y secuencial conforme a la receta, permitiendo combinar hasta tres sólidos.
Después de cada etapa de dosificación, el resultado se verifica mediante un pesaje de control. El recipiente mezclador está ubicado dentro de una cabina de aspiración y equipado con una tapa de accionamiento neumático.
A continuación, la pasta de electrodos se produce en el mezclador combinando el polvo con un líquido. Después se aplica sobre sustratos metálicos, se seca y se corta. Las láminas separadoras de plástico poroso evitan los cortocircuitos. Los electrodos y los separadores se apilan, se introducen en una carcasa, se llenan con electrolito y se sellan.
Proceso de reciclaje
La fabricación de baterías no es el único proceso complejo. El reciclaje también desempeña un papel fundamental a la hora de reducir el impacto medioambiental de las sustancias químicas peligrosas. Sin embargo, existen diversas dificultades que hacen que el reciclaje de baterías resulte especialmente exigente.
El negro de humo, compuesto por carbono, es un material útil, pero también puede suponer un riesgo potencial para la salud si se inhala. Sus partículas finas pueden penetrar en los pulmones y provocar problemas respiratorios. Por este motivo, deben adoptarse las medidas de seguridad adecuadas durante su manipulación. El negro de humo puede recuperarse de las baterías usadas mediante un proceso de reciclaje denominado pirólisis. La pirólisis consiste en la descomposición térmica de materiales orgánicos en un entorno sin oxígeno.
Durante el reciclaje, las baterías se trituran primero mecánicamente y se separan en sus distintos componentes. A continuación, estos componentes se calientan en un horno en condiciones sin oxígeno. El calor descompone los materiales orgánicos de la batería y produce una mezcla de componentes líquidos y gaseosos, además de negro de humo. Posteriormente, la mezcla se procesa en varias etapas para separar y purificar el negro de humo.
El negro de humo recuperado puede utilizarse en otras aplicaciones, como la fabricación de caucho y plásticos, o reincorporarse a la producción de baterías. El reciclaje también permite recuperar otras materias primas, como litio, cobalto y níquel, además de las láminas de soporte de cobre o aluminio.
En la etapa final se utilizan diferentes estaciones HECHT de transporte y llenado con sistemas de contención. Estas permiten envasar los productos de forma segura, proteger a los operarios y preparar los materiales para su transporte.