Manutention de produits en vrac dans
la fabrication de batteries
Alors que le monde s'oriente de plus en plus vers les énergies renouvelables, les batteries sont devenues un élément indispensable du stockage d'énergie. La production de batteries de haute qualité nécessite toutefois un processus complexe comprenant différentes étapes de fabrication, notamment la manutention des matériaux en vrac. La manipulation des poudres joue un rôle crucial dans la production de batteries, car elle englobe le transport, le stockage et le traitement des matériaux pulvérulents utilisés dans les électrodes des batteries.
La manipulation de ces poudres nécessite un équilibre délicat entre la garantie de leur pureté, la prévention des contaminations (croisées) et le maintien de conditions optimales pour leurs propriétés physiques et chimiques.
De plus, la tendance à la mobilité électrique et au stockage d’énergie stimule la demande en lithium et en autres matières premières telles que le cobalt, le nickel et le manganèse, en particulier dans la fabrication de batteries. Dans la chaîne de production exigeante des batteries, l’apport des matières premières constitue la première étape, mais elle est déterminante pour la qualité du produit final.
Là encore, la manutention des produits en vrac joue un rôle essentiel pour la durée de vie et les performances de la batterie. Outre la protection antidéflagrante, il convient également de prendre en compte les aspects liés au confinement.
Production de matériaux pour batteries
HECHT Technologie développe et fournit des technologies de pointe pour la vidange, le transfert et le dosage, destinées à la fabrication d’une large gamme de composants de batteries. L’accent est mis sur l’alimentation continue et précise des matières premières nécessaires à la production des cathodes et des anodes, tout en garantissant la protection des opérateurs et du produit.
Notre client est un fabricant de batteries renommé dont le siège social se trouve en Allemagne.
L’installation combinée mise en place comprend une ligne de production d’anodes et une ligne de production de cathodes. Chacune se compose de deux unités distinctes fonctionnant indépendamment l’une de l’autre. Le même procédé est appliqué dans chaque unité, en commençant par les stations d’alimentation en produit.
Dans l’installation, les composants sous forme de poudre sont introduits, transférés puis dosés avec précision dans une cuve de mélange mise à disposition par le client. Lors des étapes suivantes du procédé, la poudre est utilisée pour fabriquer la pâte d’électrode destinée aux anodes des batteries lithium-ion. Au total, deux stations de mélange ainsi que leurs systèmes d’alimentation en produit ont été fournies.
Description de la fonction
Les matériaux destinés aux anodes et aux cathodes sont introduits dans des stations de vidange de Big Bags avec un dégagement minimal de poussière. Ces stations se composent de quatre éléments principaux : le système de raccordement, la table de support, le châssis et le dispositif de levage. Un brise-mottes intégré permet également de désagréger les agglomérats avant le dosage.
Le Big Bag est raccordé au système HECHT Liner Connection System LAS-EC, qui permet une manipulation sûre, ergonomique et sans poussière, tout en répondant aux exigences OEB 4 applicables aux produits NMC. Le noir de carbone et le graphite sont également vidangés au moyen du système LAS-EC afin de garantir la propreté et d’éviter toute contamination.
Les petites quantités conditionnées en sacs sont traitées avec un dégagement minimal de poussière au moyen d’une station de vidange de sacs équipée d’une boîte à gants. Les sacs y sont ouverts, puis le produit est transféré vers le système de transport pneumatique à l’aide d’un sabot d’aspiration sphérique et d’un agitateur, garantissant ainsi une qualité constante du produit.
La poudre est acheminée jusqu’à la station de dosage par un convoyeur pneumatique sous vide HECHT ProClean Conveyor (PCC). Chaque produit dispose de son propre système de transfert, qui sert également de trémie tampon. Le dosage est effectué avec précision et de manière séquentielle conformément à la recette, avec la possibilité de combiner jusqu’à trois matières solides.
Après chaque étape de dosage, le résultat est vérifié par une pesée de contrôle. La cuve de mélange est installée dans une cabine d’aspiration et équipée d’un couvercle à commande pneumatique.
La pâte d’électrode est ensuite produite dans le mélangeur en combinant la poudre avec un liquide. Elle est appliquée sur des substrats métalliques, séchée puis découpée. Des films séparateurs en plastique poreux empêchent les courts-circuits. Les électrodes et les séparateurs sont empilés, placés dans un boîtier, remplis d’électrolyte puis scellés.
Procédé de recyclage
La fabrication des batteries n’est pas le seul processus complexe. Leur recyclage joue également un rôle essentiel dans la réduction de l’impact environnemental des substances chimiques dangereuses. Plusieurs difficultés rendent toutefois le recyclage des batteries particulièrement exigeant.
Le noir de carbone, composé de carbone, est un matériau utile, mais son inhalation peut présenter un risque potentiel pour la santé. Ses particules fines peuvent pénétrer dans les poumons et provoquer des troubles respiratoires. Des mesures de sécurité appropriées doivent donc être mises en place lors de sa manipulation. Le noir de carbone peut être récupéré à partir de batteries usagées au moyen d’un procédé de recyclage appelé pyrolyse. La pyrolyse correspond à la décomposition thermique de matières organiques dans un environnement dépourvu d’oxygène.
Lors du recyclage, les batteries sont tout d’abord broyées mécaniquement et séparées en leurs différents composants. Ces composants sont ensuite chauffés dans un four en l’absence d’oxygène. La chaleur décompose les matières organiques contenues dans la batterie et produit un mélange de composants liquides et gazeux ainsi que du noir de carbone. Le mélange obtenu est ensuite traité en plusieurs étapes afin de séparer et de purifier le noir de carbone.
Le noir de carbone récupéré peut être utilisé dans d’autres applications, notamment pour la fabrication de caoutchouc et de matières plastiques, ou être réintroduit dans la production de batteries. Le recyclage permet également de récupérer d’autres matières premières, telles que le lithium, le cobalt et le nickel, ainsi que les feuilles supports en cuivre ou en aluminium.
Lors de la dernière étape, différentes stations HECHT de transfert et de remplissage avec confinement sont utilisées. Elles permettent de conditionner les produits en toute sécurité, de protéger les opérateurs et de préparer les matériaux pour leur transport.