Produzione di batterie
Misure precise di umidità e concentrazione di liquidi
Garantire la massima qualità e prestazioni ottimali delle batterie ricaricabili
La transizione verde sta accelerando lo sviluppo di nuove tecnologie e applicazioni per le batterie secondarie. Le batterie agli ioni di litio (Li-ion), le batterie agli ioni di sodio e le batterie basate su altre tecnologie elettrochimiche vengono utilizzate per alimentare veicoli elettrici (EV), sistemi di accumulo dell’energia a batteria (Battery Energy Storage Systems, BESS) e una gamma sempre più ampia di prodotti di consumo.
Nel processo produttivo, i metalli degli elettrodi, gli elettroliti e i prodotti chimici utilizzati nella produzione sono sensibili all’umidità; nelle dry room, nelle cabine asciutte, nelle glove box e nelle atmosfere inerti sono pertanto necessarie condizioni stabili con punto di rugiada basso o ultrabasso. Il mantenimento di condizioni con punto di rugiada basso o ultrabasso è essenziale per garantire sicurezza, resa ed efficienza.
Gli impianti produttivi, in particolare le gigafactory, sono di dimensioni enormi e il mantenimento di questi ambienti controllati ai valori del punto di rugiada specificati richiede quantità significative di energia; lo stesso vale per alcune fasi del processo, come l’essiccazione del catodo.
Come gestire le dry room in modo economico e sostenibile
1. La risposta rapida è fondamentale
Qualsiasi fermo di produzione ha un costo. Per questo, le sonde del punto di rugiada altamente precise e a risposta rapida di Vaisala offrono vantaggi misurabili nelle camere asciutte e nelle unità di deumidificazione.
Non è necessario attendere ore o giorni che le sonde si stabilizzino prima di poter riprendere la produzione in sicurezza.
2. I vantaggi della semplicità
Le sonde Vaisala sono intuitive, robuste, compatte, facili da utilizzare e adatte a impianti produttivi di qualsiasi scala. Sia l’installazione sia la manutenzione sono semplici.
Scegli affidabilità e semplicità anziché complessità e incertezza.
3. Un approccio basato sull’ecosistema è una scelta intelligente
Sfrutta i vantaggi offerti dalle sonde del punto di rugiada di Vaisala e da altri parametri di misura supportati dai trasmettitori Indigo.
Con Vaisala puoi garantire facilmente risultati di misura comparabili nell’intero processo produttivo.
Un'essiccazione eccessiva è costosa, una insufficiente crea rischi per la sicurezza
Con Vaisala sei dalla parte della sicurezza.
Il partner di fiducia per le operazioni midstream nella produzione di batterie al litio
Vaisala offre le grandezze di misura fondamentali per le operazioni critiche del processo produttivo.
Misura accuratamente e in tempo reale:
- temperatura (T)
- punto di rugiada (Td)
- umidità relativa (RH)
- concentrazione delle sostanze chimiche (nD)
Solo Vaisala offre misure di altissimo livello e prodotti tecnologicamente ottimizzati, in particolare per condizioni ultrasecche e per operazioni critiche di riempimento e sigillatura.
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 la Volta Foundation
Guarda il webinar e scopri le migliori pratiche per l’installazione, la pulizia e l’ottimizzazione dei sensori di umidità in diversi ambienti: dai sistemi HVAC e dai laboratori di ricerca e sviluppo alle linee pilota e agli impianti produttivi su larga scala.
Monitoraggio e controllo delle dry room
Una dry room deve offrire un ambiente di lavoro sicuro e privo di contaminanti, il più significativo dei quali è l’umidità. La temperatura tipica del punto di rugiada è 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. Condizioni asciutte e stabili vengono ottenute e mantenute immettendo un volume d’aria controllato al punto di rugiada specificato. Nell’unità di deumidificazione, il punto di rugiada desiderato viene raggiunto regolando la velocità del flusso d’aria attraverso la ruota essiccante, con l’ausilio delle sonde del punto di rugiada Vaisala. Le sonde del punto di rugiada Vaisala a risposta rapida rilevano qualsiasi variazione di umidità entro una singola rotazione del tamburo, senza ricorrere al calcolo della media, consentendo un effettivo controllo in tempo reale.
Le sonde Vaisala ottimizzano l’efficienza delle unità di deumidificazione fornendo dati accurati in tempo reale, riducendo il consumo energetico e contribuendo a una produzione di batterie più efficiente in termini di costi.
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.
Produzione a secco di elettrodi per batterie (Dry Battery Electrode, DBE)
Misure del punto di rugiada certificate ATEX/Ex nelle zone con presenza di polveri, per garantire la sicurezza del processo e degli elettrodi
Vaisala DMP370 è un prodotto certificato ATEX/Ex che misura in sicurezza punti di rugiada bassi fino a −70 °C Td/f nelle condizioni pericolose generate dalle polveri fini degli elettrodi nelle aree di miscelazione, trasferimento e stoccaggio.
Scegli Vaisala per:
Controllo specifico per ogni composizione chimica:: definisci i valori target per il controllo del punto di rugiada in base alla sensibilità all’agglomerazione della specifica composizione delle polveri catodiche utilizzate, poiché le soglie variano tra NMC, LFP e altre formulazioni.
Integrazione end-to-end della dry room: mantieni il controllo in continuo dell’umidità, dall’ingresso delle polveri fino alla laminazione, per massimizzare la resa al primo passaggio ed eliminare gli scarti delle celle.
Taratura e conformità documentate:: inserisci i registri di taratura dei sensori nella documentazione del Sistema di gestione della qualità (Quality Management System, QMS), per garantire la conformità normativa e l’affidabilità del processo nel lungo periodo.
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 misure del punto di rugiada, dell’umidità e della temperatura effettuate dalle sonde Vaisala consentono di controllare le diverse zone di essiccazione dell’essiccatore. In questo modo, si garantiscono la qualità e le prestazioni del 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, generalmente a base acquosa, l’ottimizzazione del controllo di processo può consentire di risparmiare energia. Contattaci per scoprire come.
Essiccazione del catodo
Un’efficace essiccazione del catodo previene reazioni secondarie dannose e fenomeni di corrosione, favorisce la formazione di una struttura porosa che facilita il movimento ottimale degli ioni e dell’elettrolita e assicura prestazioni elettrochimiche complessivamente adeguate grazie alla distribuzione uniforme del legante nell’elettrolita. L'essiccazione del catodo è una delle fasi di processo 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 misure accurate e fornisce risultati comparabili nelle diverse fasi di essiccazione.
Mantieni sotto controllo il processo di essiccazione del catodo e aumenta la resa.
Controllo delle unità di deumidificazione
Le sonde del punto di rugiada Vaisala sono progettate per ottimizzare l’efficienza delle unità di deumidificazione (Dehumidifier Units, DHU) nella produzione di batterie, riducendo significativamente il consumo energetico e i costi operativi. Le sonde del punto di rugiada Vaisala a risposta rapida consentono di realizzare un anello di regolazione chiuso con l’essiccatore ad alte prestazioni, permettendo di ottimizzare completamente il processo.
Scopri di più sui prodotti:
Glove box
Le glovebox sono strumenti essenziali nella produzione delle batterie che forniscono 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 deterioramento causati da umidità o ossigeno.
Mantieni i livelli di umidità desiderati e sotto stretto controllo durante le operazioni nella glovebox, proteggendo gli elettroliti dalla decomposizione e garantendo qualità, sicurezza e prestazioni dei componenti delle batterie grazie alle sonde di misura Vaisala, piccole e facilmente integrabili.
L’installazione diretta nella glove box, unita alla resistenza chimica e al rapido tempo di risposta della sonda, consente un controllo estremamente rapido delle sequenze operative.
Cabine asciutte e altre atmosfere inerti
lcune fasi della produzione di batterie ricaricabili possono richiedere condizioni ancora più asciutte rispetto a quelle di una normale dry room con atmosfera controllata e sigillata.
Affidati ai risultati di misura accurati e alle sonde compatte Vaisala, ideali per le applicazioni che richiedono la massima precisione. Scopri i prodotti consigliati.
Solo Vaisala offre misure di altissimo livello e prodotti tecnologicamente ottimizzati, in particolare per condizioni ultrasecche e per operazioni critiche di riempimento e sigillatura.
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. Scioglie efficacemente i leganti in fluoruro di polivinilidene (Polyvinylidene Fluoride, PVDF), creando una sospensione uniforme che assicura una distribuzione omogenea dei materiali attivi e un rivestimento uniforme degli elettrodi. Questi fattori sono essenziali per ottenere prestazioni ottimali della batteria.
Il rifrattometro da processo Vaisala Polaris, la soluzione Vaisala per la misura della concentrazione delle sostanze chimiche, migliora l’efficienza e la sostenibilità della produzione di batterie, garantendo il recupero efficace dell’NMP, un solvente costoso e tossico, riducendo al minimo gli scarti chimici e l’impatto ambientale e contribuendo così a contenere i costi e a rendere più sostenibile il processo produttivo.
Scopri come i rifrattometri da processo Vaisala consentono di ridurre i costi, rendere le attività più sostenibili e migliorare la qualità del prodotto.
Scarica la nota applicativa
Affidabilità e semplicità nei punti di misura critici della produzione di batterie
Fai scelte intelligenti e riduci il carico di lavoro e l'incertezza nella produzione di batterie selezionando strumenti di misura accurati e affidabili.
I vantaggi di una sonda a risposta rapida nelle dry room per la produzione di batterie
L'essiccazione è uno dei processi più costosi in una dry room adibita alla produzione di batterie. L'essiccazione è un processo delicato perché un'essiccazione eccessiva comporta un costo, mentre un'essiccazione insufficiente espone a rischi per la sicurezza.
PERCHÉ VAISALA
RISPARMIA ENERGIA
Risparmia energia in tutte le operazioni di essiccazione di una dry room. Controlla l’essiccatore con precisione e sfrutta il rapido tempo di risposta della sonda per regolarlo immediatamente.
COMPATIBILE CON PUNTI DI RUGIADA BASSI
Monitora le condizioni della dry room con i prodotti Vaisala Indigo e mantieni le operazioni stabili e in linea con i valori target, sia in condizioni standard sia in condizioni specifiche. I prodotti Vaisala Indigo ad alte prestazioni sono già idonei a soddisfare i requisiti di essiccazione del futuro.
PROCESSI AD ALTA TEMPERATURA, A SECCO E CON SOSTANZE CHIMICHE
I prodotti Vaisala sono adatti anche alle applicazioni più impegnative, poiché le sonde di misura sono progettate per operare negli ambienti più difficili.
RACCOGLI I DATI E GESTISCI IL PROCESSO IN SICUREZZA
Raccogli i dati con i prodotti Indigo, dota la dry room di display locali e invia i dati al Sistema di supervisione, controllo e acquisizione dati (Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA), per consentire regolazioni immediate e operazioni sicure.
OFFERTA COMPLETA
Soluzioni di misura versatili, che comprendono diversi intervalli di misura e temperatura, soluzioni di campionamento, supporto per varie uscite digitali e sonde resistenti alle sostanze chimiche.
La progettazione basata su un ecosistema consente di combinare sonde diverse per soddisfare esigenze specifiche.
BATTERIE ALLO 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, per le quali Vaisala dispone già di soluzioni idonee. Scopri il trasmettitore DMT152.
Ricerca sulle batterie allo stato solido e sulle tecnologie di nuova generazione
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, alla ricerca di soluzioni più potenti, più sicure e più compatte in grado di soddisfare una domanda in continua crescita. Nonostante i recenti progressi, queste nuove tecnologie sono ancora più sensibili all’umidità e richiedono un controllo e un monitoraggio accurati.
Vaisala dispone di soluzioni pronte per le attività di ricerca e sviluppo, i laboratori e lo scale-up della produzione. Quando viene individuata un’esigenza di misura per la quale non è disponibile uno strumento adeguato, collaboriamo per trovare una soluzione.
Scegli il fornitore di soluzioni di misura più affidabile per ottenere risultati accurati e condurre esperimenti in sicurezza, preparandoti agli sviluppi futuri con sonde di umidità e del punto di rugiada leader del settore.
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 riciclo 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 Vaisala forniscono dati critici, impediscono il deterioramento dei materiali e assicurano condizioni di lavorazione sicure.
Garantisci processi sicuri con Vaisala.
Webinar
Implementare un monitoraggio e un controllo strutturati ed efficienti delle camere asciutte
La tua dry room è davvero efficiente o fa semplicemente il necessario? Partecipa a questo webinar gratuito di 20 minuti per capire come risolvere le inefficienze.
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 (RI) 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 di lavorazione.
Ottimizzare la produzione e la resa delle batterie: best practice essenziali relative ai sensori di umidità
Guarda questo webinar esclusivo con The Volta Foundation, nel quale condivideremo indicazioni specialistiche sulle migliori pratiche per l’installazione, la pulizia e l’ottimizzazione dei sensori di umidità in diversi ambienti: dai sistemi HVAC e dai laboratori di ricerca e sviluppo alle linee pilota e agli impianti produttivi su larga scala.
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 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, 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.
Prodotti correlati
Sonda per il punto di rugiada DMP1
Trasmettitori del punto di rugiada in miniatura DMT143 e DMT143L (lungo)
Trasmettitore del punto di rugiada DMT153
Misurazioni della pressione barometrica con il trasmettitore Indigo520
Misuratore portatile Indigo80
Sonda di umidità relativa e temperatura HMP7
Sonda di punto di rugiada e temperatura DMP5
Sonda di punto di rugiada DMP6
Sonda di punto di rugiada e temperatura DMP7
Sonda di punto di rugiada e temperatura DMP8
Serie di trasmettitori di umidità e temperatura a sicurezza intrinseca HMT370EX
Vaisala Polaris™ PR53GC e GCEX - Rifrattometri di processo compatti per aree standard e a rischio di esplosione
Vaisala Polaris™ PR53GP e GPEX - Rifrattometri di processo con sonda ad inserzione per aree standard e a rischio di esplosione
Quale strumento di misura del punto di rugiada è ottimale per le tue esigenze?
Processi upstream nella produzione di batterie agli ioni di litio
Misurare le concentrazioni di sostanze chimiche aggressive nelle operazioni estrattive.
Processi downstream nella produzione di batterie agli ioni di litio
Monitorare con continuità la temperatura e l'umidità relativa nelle operazioni downstream.
Contatti
Ti interessa ricevere maggiori informazioni su un’applicazione o su un prodotto specifico? Scrivici e ti ricontatteremo al più presto.
