Baterías de iones de litio

El vacío desempeña un papel esencial en la producción de celdas de baterías de iones de litio.

Experiencia en vacío para cada etapa de la producción de baterías de iones de litio

Leybold ofrece los productos perfectos para cada etapa de vacío del proceso de producción de celdas de iones de litio. Debido a que cada vez son más importantes y surgen nuevas soluciones para el almacenamiento de energía y la movilidad, las baterías de iones de litio han cobrado mayor relevancia. Gracias al aumento de la demanda, se han realizado investigaciones exhaustivas en el ámbito de las baterías de iones de litio, que han dado lugar a importantes mejoras tecnológicas en lo que respecta a la capacidad, la potencia y la vida útil de las baterías.

Las baterías de iones de litio son un paso importante en nuestro camino hacia el uso ecológico de la energía. Se utilizan como soluciones de almacenamiento de energía para energías renovables, por ejemplo, las producidas por turbinas eólicas o paneles solares. Para avanzar hacia una movilidad sostenible, las baterías de iones de litio están integradas en automóviles, camiones, autobuses o scooters para la movilidad eléctrica privada o pública.

El proceso de producción de una celda de batería de iones de litio consta de varias etapas, empezando por la fabricación del material del ánodo y el cátodo, que requiere material activo, disolventes, aglutinantes y aditivos, así como láminas de cobre y aluminio. Cada etapa tiene sus requisitos específicos y sus particularidades, que definen la calidad del producto final, es decir, la batería de iones de litio al final del proceso.

El vacío desempeña un papel esencial en la producción de celdas de baterías de iones de litio. Si observamos las distintas etapas de producción de una batería de iones de litio, se requiere el uso del vacío:

Para facilitar el proceso
Para ofrecer pureza en el proceso
Para lograr la eficiencia del proceso
Para fabricar un producto de alta calidad

Sin el vacío, algunas etapas del proceso ni siquiera serían posibles. Además, el vacío es necesario en otras etapas para mejorar la pureza, la calidad y la seguridad de las baterías de iones de litio. Por último, una prueba de fugas al vacío puede demostrar la calidad de la batería en la última etapa de producción para garantizar una larga vida útil del producto.

Ofrecemos los productos perfectos para cada etapa del proceso de vacío. Gracias a nuestra amplia experiencia en aplicaciones y productos, le ayudamos a seleccionar el producto o sistema de vacío adecuado que mejor se adapte a los requisitos específicos del proceso.

Nuestra experiencia en vacío: su ventaja
Le ofrecemos la solución de vacío perfecta para todo el proceso de producción de baterías. En función de los requisitos específicos e individuales del proceso, se pueden elegir diferentes tipos de bombas y configuraciones.

Bombas de vacío selladas con aceite
Para las etapas de producción de celdas de baterías que no requieren un sistema completamente exento de aceite, ofrecemos bombas selladas con aceite muy robustas y fiables con una perfecta relación coste-rendimiento. Saque el máximo partido a su bomba de vacío con una resistencia excepcional y ahorre costes con nuestros productos favoritos de siempre.

Bombas de vacío de compresión en seco
La pureza es esencial en el proceso de producción de celdas de baterías. Las bombas de compresión en seco no generan emisiones de aceite y evitan el posible riesgo de migración de aceite a la cámara de proceso, lo que garantiza la máxima calidad del proceso del sistema de vacío. Ahorre tiempo y costes con la reducción de las tareas de mantenimiento y la optimización de la vida útil, además de garantizar una celda de batería de alta calidad.

Soluciones de vacío en la producción de celdas

El vacío es importante y esencial en las diferentes etapas del proceso de producción de baterías para lograr una alta calidad de las mismas. Según los requisitos de vacío y los desafíos del proceso, existen distintas bombas de vacío adecuadas.

Mezcla

Con la ayuda de una herramienta giratoria, muchas materias primas diferentes se mezclan en una forma a la que se denomina lodo. Lo ideal es que este proceso se realice en condiciones de vacío para desgasificar este lodo y conseguir una pasta homogénea, con la viscosidad y la pureza adecuadas. Las bombas de vacío Leybold TRIVAC, SOGEVAC, VARODRY y CLAWVAC son las más convenientes, incluso si se necesitan grandes capacidades.

Apilado

Durante el proceso de apilado, las planchas se apilan en un ciclo repetido de ánodo – separador – cátodo. La colocación exacta de las planchas influye en gran medida en la calidad del producto final y puede garantizarse mediante pinzas de vacío. La solución de vacío central de Leybold, VACUBE, es una de las favoritas del sector, debido a la estabilidad y eficiencia del proceso.

Secado al vacío

Una vez enrollados y cortados los electrodos en bandas de electrodos más pequeñas, se deben secar estas bobinas. Para obtener una batería de alta calidad, es esencial eliminar la mayor parte de los residuos de humedad y disolventes. El proceso de secado al vacío es la solución más moderna, con tiempos de secado de entre 12 y 30 horas por lote.

Los sistemas de vacío de Leybold, de gran robustez y fiabilidad, soportan los restos de humedad y disolventes. Además, la pureza en el proceso es imprescindible, por lo que las bombas de compresión en seco como VARODRY, LEYVAC, DRYVAC y RUVAC evitan el retorno de las partículas de aceite hacia las bobinas en un secador por lotes o en línea.

Para un bombeo eficaz y fiable de NMP, se han desarrollado soluciones de vacío especializadas, como Leybold DV4000, DRYVAC DV650-LIB y VARODRY-LIB.

Envasado (bolsa)

Antes de poder introducir el módulo de celdas en la carcasa de la bolsa, es necesario formar la lámina de la bolsa. Esta formación se realiza normalmente mediante la embutición de la lámina de la bolsa en condiciones de vacío. Leybold VARODRY, SOGEVAC y CLAWVAC representan una solución eficaz y permiten obtener resultados estables.

Llenado de electrolitos

El llenado de electrolitos para los tres tipos de celdas de batería más utilizados: bolsa, cilíndrica y prismática, se realiza en condiciones de vacío para garantizar una dispersión uniforme del electrolito dentro de la celda con una humectación perfecta de todos los componentes. La evacuación y el llenado parcial se repiten varias veces presión típicamente mínima de alrededor de 0,01 mbar.

La bomba de vacío debe soportar los restos de electrolitos (p. ej., LiPF6) que puedan arrastrarse hacia la bomba. Dado que el electrolito está clasificado como sustancia peligrosa y puede formar ácidos si reacciona con el agua, el uso de bombas Leybold de compresión en seco, exentas de aceite, como DRYVAC, es la solución perfecta. Para esta exigente aplicación, se han desarrollado diseños de bomba especiales y sistemas de bombeo personalizados.

Desgasificación

Durante la primera etapa de carga hay una fuerte evolución del gas en las celdas de las baterías de iones de litio. Para eliminar el gas, un proceso denominado desgasificación, la célula se perfora en una cámara de vacío y se bombea el gas que escapa. Para mantener una atmósfera exenta de humedad y aceite, se utilizan bombas de compresión en seco Leybold, como DRYVAC.

Comprobación de fugas

Por razones de calidad y seguridad, es esencial que la batería final sea totalmente estanca. Por ello, en el último paso, se realiza una prueba de detección de fugas de helio para garantizar la estanqueidad de la batería, lo que se traduce en una larga vida útil y una alta calidad del producto. Para este paso de la producción, Leybold ofrece diferentes versiones de detectores de fugas de helio, como PHOENIX y módulos PHOENIX, o bombas individuales como SCROLLVAC, VARODRY y TRIVAC para sistemas de detección de fugas personalizados.