Produzione di batterie
Garantire la massima qualità e le migliori prestazioni delle batterie ricaricabili
La transizione verde sta promuovendo lo sviluppo di innovazioni e nuovi impieghi per le batterie secondarie. Le batterie agli ioni di litio (li-ion), agli ioni di sodio e altre batterie chimiche vengono utilizzate per alimentare veicoli elettrici (EV), sistemi di stoccaggio energetico in batteria (BESS) e una gamma sempre più ampia di beni di consumo.
Durante la produzione, i metalli degli elettrodi, gli elettroliti e i prodotti chimici di produzione reagiscono con l'umidità, pertanto sono necessarie condizioni del punto di rugiada stabili e basse o ultra-basse nelle dry room, nelle cabine asciutte, nelle glove box e nelle atmosfere inerti. Mantenere condizioni del punto di rugiada basse o bassissime è essenziale per la sicurezza, la resa e l'efficienza.
Date le enormi dimensioni degli impianti di produzione, in particolare delle gigafactory, sono richieste notevoli quantità di energia per raggiungere punti di rugiada specifici in questi ambienti controllati e per determinati processi di lavorazione, quali l'essiccazione dei catodi.
Gestione conveniente e sostenibile delle dry room
1. Una risposta rapida è l'unica strada possibile
Qualsiasi periodo di inattività nella produzione è costoso. A questo riguardo, le sonde del punto di rugiada ad alta precisione e risposta rapida di Vaisala offrono vantaggi misurabili nelle dry room e nelle unità di deumidificazione.
Non occorre aspettare ore o giorni affinché le sonde si stabilizzino per continuare la produzione in sicurezza.
2. I vantaggi della semplicità
Le sonde Vaisala sono facili da usare, resistenti, compatte e adatte a diverse scale di produzione. La loro installazione è semplice, così come la loro manutenzione.
Scegli l'affidabilità e la semplicità rispetto a complessità e incertezza.
3. Una visione ecosistemica è una scelta intelligente
Sfrutta le sonde del punto di rugiada di Vaisala e gli altri parametri di misura gestiti dai trasmettitori Indigo.
Con Vaisala puoi facilmente garantire risultati di misurazione comparabili nell'intero processo produttivo.
Un partner affidabile per le operazioni midstream della produzione di batterie al litio
Vaisala offre parametri di misura essenziali per le operazioni critiche del settore manifatturiero.
Misurazioni accurate in tempo reale:
- temperatura (T)
- punto di rugiada (Td)
- umidità relativa (RH)
- concentrazioni chimiche (nD)
Le misurazioni di livello mondiale con i prodotti tecnologicamente più adatti, soprattutto per condizioni di estrema secchezza e per operazioni critiche di riempimento e sigillatura, sono disponibili solo da Vaisala.
Tecnologie a confronto
Valuta la sonda del punto di rugiada di Vaisala rispetto agli spettrometri CRDS (Cavity Ring-Down Spectrometer)
e ai trasmettitori a specchio refrigerati negli ambienti operativi più complessi come
la produzione di batterie ricaricabili e semiconduttori.
| Sonda del punto di rugiada di Vaisala | CRDS | Trasmettitore a specchio raffreddato | |
| Campo di misura Td * | -80°C - +20°C | -100 °C - -50 °C | -70 °C - +20 °C |
| Misurazione in situ | Sì | No, richiede campionamento e un'ampia differenza di pressione | No, richiede campionamento |
| Precisione Td in condizioni di laboratorio* | +/-2 °C | +/-0,2 °C | +/-0,2 °C |
| Campo di pressione* | 1…50 bar | 1…5 bar | Solo ~ 1 bar |
| Dipendenza dalle condizioni atmosferiche | Non dipendente | Dipendente. Sono necessarie condizioni atmosferiche stabili. Il campionamento potrebbe generare errori in ambienti non di laboratorio . | Dipendente. Il punto di rugiada minimo aumenta se aumenta la temperatura ambiente. Il campionamento potrebbe generare errori in ambienti non di laboratorio. |
| Tempo di risposta* | Minuti | Decine di minuti | Ore |
| Sensibilità | In alto | Bassa (non è in grado di rilevare i cambiamenti repentini, misurazione media) | Bassa (non è in grado di rilevare i cambiamenti repentini, misurazione media) |
| Dimensione | Piccolo e leggero. Si adatta facilmente a diverse posizioni | Dimensioni medie, circa 10 kg | Da grande e pesante a dimensioni medie |
| L'operatore deve fornire assistenza regolare | Non richiesto | Non richiesto | Obbligatorio |
| Componenti che richiedono servizio | Non richiesto | Non richiesto, se in ambiente pulito | Richiesto (ad esempio Peltier) |
| Calibrazione locale/ supporto disponibile | Sì | Improbabile | Improbabile |
| Dipendenza dai gas di fondo | Minore | Potenzialmente forte | Potenzialmente cruciale |
Valori tipici nella produzione di batterie e semiconduttori
Webinar esclusivo con Volta Foundation
Partecipa per scoprire le best practice per l'installazione, la pulizia e l'ottimizzazione dei sensori di umidità in vari ambienti: dagli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria, ai laboratori di ricerca e sviluppo fino alle linee di produzione pilota e alla fabbricazione su larga scala.
Monitoraggio e controllo delle dry room
L'obiettivo di una dry room è fornire uno spazio di lavoro sicuro e privo di contaminanti, tra i quali l'umidità è il più significativo. La temperatura tipica del punto di rugiada è di circa -40°C Td/f, ma può scendere fino a -70°C Td/f.
Le aree di produzione che richiedono un ambiente secco possono misurare fino a 10.000m² e necessitano di un volume notevole di aria da riscaldare, raffreddare e asciugare. Per raggiungere e mantenere condizioni di asciuttezza stabili, viene erogato un volume controllato di aria al punto di rugiada specificato. Il valore del punto di rugiada desiderato si ottiene nell'unità di deumidificazione regolando la velocità del flusso d'aria attraverso la ruota essiccante, con l'ausilio delle sonde del punto di rugiada di Vaisala. Le sonde del punto di rugiada a risposta rapida di Vaisala rilevano qualsiasi variazione di umidità in una rotazione del tamburo senza calcolare la media, per consentire un controllo in tempo reale effettivo.
Le sonde Vaisala ottimizzano l'efficienza dell'unità di deumidificazione fornendo dati accurati in tempo reale, riducendo il consumo energetico e favorendo una produzione delle batterie più conveniente.
Monitoraggio efficiente dell'intera camera per ottimizzare il processo
Collocando le sonde in posizione strategica a intervalli appropriati, è possibile monitorare in modo efficiente la dry room o la camera bianca, assicurando un controllo completo di tutto l'ambiente, indipendentemente dalle dimensioni.
La sonda DMP1 è la scelta ottimale per garantire l'affidabilità dei processi e i livelli di essiccazione corretti negli ambienti di produzione di batterie e semiconduttori con Indigo300.
Applicazioni midstream
Essiccazione dell'anodo
L'essiccazione dell'anodo con punto di rugiada controllato aiuta a formare un'interfase solido-elettrolita (SEI) stabile durante i cicli di carica iniziali. Questo strato SEI è fondamentale per le prestazioni e la sicurezza della batteria.
Le misurazioni di punto di rugiada, umidità e temperatura di Vaisala controllano le fasi di essiccazione in un essiccatore. Ciò permette di garantire la qualità e le prestazioni di prodotto, proteggendo al contempo i materiali e i componenti della batteria dall'umidità.
Sebbene l'essiccazione dell'anodo sia più rapida grazie al punto di ebollizione del solvente (in genere a base d'acqua), un controllo ottimizzato del processo può contribuire a ridurre il consumo energetico. Contattaci per informazioni sul processo.
Essiccazione del catodo
Un'essiccazione efficace del catodo previene reazioni collaterali dannose e corrosione, favorisce la formazione di una struttura porosa che facilita il movimento ottimale di ioni ed elettrolita e garantisce le prestazioni elettrochimiche complessive distribuendo uniformemente il legante all'interno dell'elettrolita. L'essiccazione del catodo è una delle fasi di lavorazione più costose, soprattutto se non viene gestita e ottimizzata correttamente.
Le sonde Vaisala possono essere impiegate in diverse fasi del processo di essiccazione, anche in ambienti operativi molto diversi, esposti a solventi chimici aggressivi come N-metil-2-pirrolidone (NMP) e a temperature altissime. La scelta di prodotti Vaisala per le condizioni più impegnative garantisce misurazioni accurate e fornisce risultati comparabili nelle diverse fasi di essiccazione.
Tieni sotto controllo il processo di essiccazione del catodo e aumenta la resa.
Controllo del deumidificatore
Le sonde del punto di rugiada di Vaisala sono progettate per ottimizzare l'efficienza delle unità di deumidificazione (DHU) nella produzione di batterie, offrendo una riduzione significativa del consumo energetico e dei costi operativi. Le sonde del punto di rugiada a risposta rapida di Vaisala vengono utilizzate per stabilire un circuito di controllo chiuso con l'essiccatore di fascia alta, consentendo la completa ottimizzazione del processo.
Scopri di più sui prodotti:
Glove box
I glove box sono uno strumento essenziale nella produzione di batterie che fornisce un'atmosfera controllata, sigillata e inerte mantenendo bassi livelli di umidità e ossigeno e proteggendo il litio, l'elettrodo e altri materiali dalla reazione e dal degrado causati da umidità o ossigeno.
Mantieni i livelli di umidità desiderati e sotto stretto controllo durante le operazioni nel glovebox, proteggendo gli elettroliti dalla decomposizione e garantendo qualità, sicurezza e prestazioni dei componenti della batteria grazie alle sonde di misurazione Vaisala, piccole e facilmente integrabili.
L'installazione diretta nel glove box, combinata con la tolleranza chimica della sonda e il rapido tempo di reazione, consente un controllo della sequenza estremamente rapido.
Cabine asciutte e altre atmosfere inerti
Alcune fasi della produzione di batterie ricaricabili possono richiedere ambienti estremamente secchi, ben oltre le condizioni di una comune dry room con atmosfera controllata e sigillata.
Affidati all'accuratezza dei risultati di misurazione e alle sonde di piccole dimensioni di Vaisala, ottimali quando è richiesta la massima precisione. Scopri i prodotti consigliati.
Misurazioni di livello mondiale, con prodotti tecnologicamente all’avanguardia, soprattutto per condizioni di estrema secchezza e operazioni critiche di riempimento e sigillatura, sono disponibili solo da Vaisala.
DMP7
NMP e altri solventi
L'N-metil-2-pirrolidone (NMP) è essenziale per la produzione di batterie agli ioni di litio ad alte prestazioni. Dissolve efficacemente i leganti in PVDF (fluoruro di polivinilidene), creando liquami uniformi che assicurano una dispersione costante dei materiali attivi e un rivestimento uniforme sugli elettrodi, condizioni fondamentali per le prestazioni ottimali della batteria.
Il rifrattometro da processo Polaris Vaisala, soluzione per la misura della concentrazione chimica di Vaisala, migliora l'efficienza e la sostenibilità nella produzione di batterie garantendo il recupero efficace dell'NMP, un solvente costoso e tossico. Questo processo riduce gli sprechi di sostanze chimiche e l'impatto ambientale, aiutandoti a contenere i costi e favorendo una produzione più sostenibile.
Scopri come i rifrattometri da processo di Vaisala consentono di risparmiare, promuovono la sostenibilità e migliorano la qualità dei prodotti.
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Affidabilità e semplicità nei punti di misurazione critici della produzione di batterie
Fai scelte intelligenti e riduci il carico di lavoro e l'incertezza nella produzione delle batterie selezionando strumenti di misura accurati e affidabili.
Vantaggi delle sonde a reazione rapida in una dry room per la produzione di batterie
L'essiccazione è uno dei processi più costosi in una dry room adibita alla produzione di batterie. Si tratta di un'operazione delicata perché aumenta i costi se è eccessiva ed è pericolosa se non è sufficiente.
PERCHÉ VAISALA
RISPARMIARE ENERGIA
Risparmia energia in tutte le operazioni di essiccazione di una dry room. Gestisci l'essiccatore in modo preciso e sfrutta il rapido tempo di risposta della sonda per regolazioni immediate dell'essiccatore.
COMPATIBILE CON UN BASSO PUNTO DI RUGIADA
Monitora le condizioni della dry room con i prodotti Vaisala Indigo e garantisci operazioni costanti e mirate sia per condizioni standard che specifiche. I prodotti Vaisala Indigo ad alte prestazioni sono già adatti alle esigenze di essiccazione del futuro.
PROCESSI A CALDO/A SECCO/CHIMICI
I prodotti Vaisala vanno bene con tutto poiché le sonde di misura sono progettate per essere utilizzate negli ambienti più esigenti.
RACCOGLI I DATI ED ELABORALI IN SICUREZZA
Raccogli i dati con i prodotti Indigo, fornisci la dry room di schermi locali e invia i dati al sistema di controllo di supervisione e acquisizione dati (SCADA) per regolazioni immediate e un'elaborazione sicura.
OFFERTA COMPLETA
Soluzioni di misura versatili, inclusi intervallo di misurazione, temperatura, soluzioni di campionamento, supporto per varie uscite digitali e sonde con tolleranza chimica.
La progettazione basata su un ecosistema consente di combinare sonde diverse per soddisfare esigenze specifiche.
STATO SOLIDO
Le batterie allo stato solido di nuova generazione richiederanno condizioni del punto di rugiada ancora più rigorose, fino a -80 °C Td/f, un requisito già soddisfatto dalle soluzioni Vaisala. Informazioni su DMT152.
Ricerca sullo stato solido e non solo
Batterie agli ioni di litio (Li-ion), batterie al litio-zolfo (Li-S), batterie agli ioni di sodio e batterie allo stato solido.
La tecnologia delle batterie si sta evolvendo a una velocità senza precedenti al fine di trovare prodotti più potenti, più sicuri e più piccoli per soddisfare la domanda in continua crescita. Nonostante i nuovi progressi, queste nuove tecnologie sono ancora più sensibili all’umidità e richiedono un controllo e un monitoraggio accurati.
Vaisala dispone di soluzioni pronte per ricerca e sviluppo, laboratorio e produzione su larga scala. Nei casi in cui venga identificata un’esigenza di misurazione ma manchi uno strumento adeguato, siamo in grado di trovare la soluzione.
Collabora con il fornitore di strumenti di misura più affidabile per risultati precisi e esperimenti sicuri, e preparati agli sviluppi futuri con le sonde per umidità e punto di rugiada di eccellenza.
Riciclo idrometallurgico
Il riciclo dei metalli preziosi è un aspetto fondamentale per realizzare un'economia circolare nella produzione delle batterie secondarie. Grazie alle innovazioni e alle nuove tecnologie emergenti, i tassi di recupero dei metalli aumenteranno in termini economici e di sostenibilità. Una di queste innovazioni è il processo di riciclaggio idrometallurgico che recupera i metalli attraverso un processo chimico, come la lisciviazione.
Il controllo dell'umidità è sempre critico per l'intero processo di riciclaggio, poiché il litio reagisce con l'umidità e richiede un monitoraggio preciso del punto di rugiada per garantire sicurezza ed efficienza. I prodotti di Vaisala forniscono dati critici, che prevengono il degrado dei materiali e assicurano condizioni di lavorazione sicure.
Con Vaisala i processi sono sicuri.
Webinar
Controllo dell'NMP nella produzione di batterie ricaricabili
Il webinar spiega come ottimizzare la produzione di batterie agli ioni di litio controllando l'impiego del costoso e tossico N-metil-2-pirrolidone (NMP) nel processo. Scopri come i rifrattometri ottimizzano il processo e migliorano l'efficienza e come utilizzare l'indice di rifrazione come strumento di controllo chiave.
Essiccazione efficiente del catodo nella produzione delle batterie
I produttori di batterie sanno che l’essiccazione del catodo è una delle operazioni più energivore nella produzione, arrivando a consumare fino al 45% dell’energia totale in una dry room. Guarda il webinar per scoprire come ottimizzare questa fase del processo.
Produzione di batterie ricaricabili: favorire la transizione verde nel settore dei trasporti
Durante il webinar adatto ai produttori di batterie per veicoli elettrici (EV), ai ricercatori nel campo delle batterie per veicoli elettrici e a chiunque sia interessato alle batterie ricaricabili per veicoli elettrici, la professoressa Tanja Kallio Dottore in Scienze (Tecnologia) dell'Università di Aalto condivide le sue intuizioni sulla ricerca nel campo della tecnologia delle batterie, sul ruolo delle batterie agli ioni di litio nella transizione verde, nonché sugli effetti dell'umidità sulla produzione e offre un'anteprima degli sviluppi e delle tecnologie del futuro.
Customer case e contenuti di esperti
Proteggi ogni metro cubo della tua dry room con la nuova sonda DMP1 di Vaisala
La sonda DMP1 di Vaisala è uno strumento essenziale per le dry room impiegate nella produzione di batterie.
Come rendere la produzione di batterie più sostenibile e conveniente: il ruolo del riciclo del NMP
Mentre il mondo continua ad abbandonare i combustibili fossili, la domanda di batterie di alta qualità è in aumento. Le batterie svolgono un ruolo fondamentale nei veicoli elettrici e nell'accumulo di energie rinnovabili, due applicazioni che offrono entrambe vantaggi ambientali. In questo articolo scopriremo come il recupero dell'N-metil-2-pirrolidone (NMP) può rendere più sostenibile la produzione di batterie, consentendo anche un risparmio sui costi.
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Processi upstream nella produzione di batterie agli ioni di litio
Misurazione delle concentrazioni di sostanze chimiche aggressive nelle operazioni minerarie.
Processi downstream nella produzione di batterie agli ioni di litio
Nelle operazioni downstream, monitora perfettamente la temperatura e l'umidità relativa.
Contatti
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