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Energy_Lithium Ion Battery

Lithium-Ionen-Akkus

Das Vakuum spielt bei der Produktion von Lithium-Ionen-Akkus eine wesentliche Rolle.

Intelligente Vakuumlösungen für jeden Schritt bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus

Leybold bietet die perfekten Produkte für alle Vakuumanforderungen bei der Produktion von Lithium-Ionen-Akkus. Aufgrund der zunehmenden Bedeutung und Entstehung neuer Lösungen für Energiespeicher und Mobilität gewinnen Lithium-Ionen-Akkus immer mehr an Relevanz. Dank der steigenden Nachfrage sind die Forschungsergebnisse für Lithium-Ionen-Akkus sehr ergiebig, was zu erheblichen technologischen Verbesserungen in puncto Kapazität, Leistung und Lebensdauer der Akkus geführt hat.

Lithium-Ionen-Akkus sind ein wichtiger Schritt auf unserem Weg zum umweltfreundlichen Energieverbrauch. Sie werden als Energiespeicher für erneuerbare Energien eingesetzt, z. B. bei Windturbinen oder Solarmodulen. Für nachhaltige Mobilität werden Lithium-Ionen-Akkus in Autos, Lastwagen, Bussen oder Roller für den privaten oder öffentlichen Elektroverkehr eingebaut.

Angefangen bei der Herstellung des Anoden- und Kathodenmaterials, das Wirkstoff, Lösungsmittel, Bindemittel und Additive sowie Kupfer- und Aluminiumfolien erfordert, setzt sich der Produktionsprozess eines Lithium-Ionen-Akkus aus mehreren Schritten zusammen. Jeder Schritt stellt spezifische Anforderungen und hat Besonderheiten, die die Qualität des Endprodukts beeinflussen.

Das Vakuum spielt eine wesentliche Rolle bei der Produktion von Lithium-Ionen-Akkus. Betrachtet man die einzelnen Produktionsschritte eines Lithium-Ionen-Akkus, so wird ein Vakuum für folgende Zwecke benötigt:

  • Durchführung des Prozesses
  •  Reinheit im Prozess
  • Prozesseffizienz
  • Herstellung eines hochwertigen Produkts

Ohne Vakuum wären einige Prozessschritte gar nicht möglich. In anderen Schritten wird ein Vakuum benötigt, um die Reinheit, Qualität und/oder Sicherheit der Lithium-Ionen-Akkus zu verbessern. Im letzten Produktionsschritt kann die Akkuqualität mithilfe einer Vakuumleckprüfung nachgewiesen werden, um eine hohe Produktlebensdauer zu gewährleisten.

Wir bieten die perfekten Produkte für jeden vakuumabhängigen Prozessschritt. Mit unserer detaillierten Anwendungs- und Produktexpertise unterstützen wir Sie bei der Auswahl des richtigen Vakuumprodukts oder -systems für Ihre spezifischen Prozessanforderungen.

Unsere Erfahrung mit Vakuum – Ihr Vorteil
Wir haben die perfekte Vakuumlösung für die gesamte Batterieproduktion. Je nach den spezifischen und individuellen Prozessanforderungen können verschiedene Pumpentypen und -konfigurationen ausgewählt werden.

Ölabgedichtete Vakuumpumpen
Für die Schritte in der Produktion von Batteriezellen, die kein vollständig ölfreies System erfordern, bieten wir robuste und zuverlässige ölabgedichtete Pumpen mit einem sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnis. Dank der außergewöhnlichen Robustheit holen Sie das Beste aus Ihrer Vakuumpumpe heraus und sparen Sie Kosten mit unseren Favoritenmodellen.

Trockenverdichtende Vakuumpumpen
Bei der Produktion von Batteriezellen ist Reinheit unerlässlich. Trockenverdichtende Vakuumpumpen sind ölfrei und vermeiden das potenzielle Risiko eines Öleintrags in die Prozesskammer, sodass die maximale Prozessqualität des Vakuumsystems sichergestellt ist. Sparen Sie Zeit und Kosten durch minimierte Wartung und optimierte Lebensdauer, und sorgen Sie für hochwertige Batteriezellen.

Battery Application

Vakuumlösungen in der Zellenproduktion

In den verschiedenen Schritten der Batterieproduktion ist ein Vakuum für eine hohe Batteriequalität unerlässlich. Je nach Vakuumanforderungen und Prozessherausforderungen sind verschiedene Vakuumpumpen geeignet. 

 

Mischen

Mithilfe eines rotierenden Werkzeugs werden viele verschiedene Rohstoffe in einer Form gemischt, die als Slurry bezeichnet wird. Dieser Vorgang findet idealerweise im Vakuum statt, um die Slurry zu entgasen sowie Homogenität, Reinheit und die richtige Viskosität der Slurry zu erreichen. Leybold TRIVAC-, SOGEVAC-, VARODRY- und CLAWVAC-Vakuumpumpen eignen sich dafür am besten, selbst wenn Sie große Kapazitäten benötigen.

Stapeln

Während des Stapelvorgangs werden die Platten in einem wiederholten Zyklus – Anode, Separator, Kathode – gestapelt. Die genaue Positionierung der Platten hat einen großen Einfluss auf die Qualität des Endprodukts und kann durch Vakuumgreifer sichergestellt werden. Die zentrale Leybold-Vakuumlösung VACUBE ist aufgrund ihrer Prozessstabilität und Effizienz in der Branche sehr beliebt.

Vakuumtrocknung

Nachdem die Elektroden aufgespult und in kleinere Elektrodenbänder geschnitten wurden, müssen diese Spulen getrocknet werden. Bei einer hochwertigen Batterie ist es wichtig, den Großteil der Feuchtigkeit und Lösungsmittelrückstände zu entfernen. Die Vakuumtrocknung ist hierbei die produktionserprobte, hochmoderne Lösung mit Trocknungszeiten zwischen 12 und 30 Stunden pro Charge.

Die robusten und zuverlässigen Leybold-Vakuumsysteme halten Feuchtigkeit und Lösungsmittelspuren stand. Darüber hinaus ist eine hohe Prozessreinheit gefordert. Daher vermeiden trockenverdichtende Vakuumpumpen wie VARODRY, LEYVAC, DRYVAC und RUVAC ein Rückfließen von Ölpartikeln in die Spulen in einem Chargen- oder Durchlauftrockner.

Für effektives und zuverlässiges Pumpen von NMP wurden spezielle Vakuumlösungen wie Leybold DV4000, DRYVAC DV650-LIB und VARODRY-LIB entwickelt.

Verpackung (Beutel)

Bevor der Zellenstapel in das Beutelgehäuse eingesetzt werden kann, muss die Beutelfolie geformt werden. Dies erfolgt in der Regel durch Tiefziehen der Beutelfolie im Vakuum. Leybold VARODRY, SOGEVAC und CLAWVAC sind eine effiziente Option für stabile Ergebnisse.

Elektrolytbefüllung

Die Elektrolytbefüllung für die drei gängigen Arten von Batteriezellen (Beutel, zylindrisch und prismatisch) erfolgt unter Vakuum, um eine gleichmäßige Verteilung des Elektrolyten in der Zelle bei perfekter Benetzung aller Komponenten zu gewährleisten. Evakuierung und Teilbefüllung werden mehrmals mit einem typischerweise minimalen Druck von ca. 0,01 mbar wiederholt.

Die Vakuumpumpe muss Elektrolytspuren (z. B. LiPF6) standhalten, die in die Pumpe gezogen werden können. Da Elektrolyt als Gefahrenstoff eingestuft wird und bei der Reaktion mit Wasser Säuren bilden kann, sind ölfreie Leybold-Trockenverdichtungspumpen wie DRYVAC die perfekte Lösung. Für diese anspruchsvolle Anwendung wurden spezielle Pumpenkonstruktionen und maßgeschneiderte Pumpensysteme entwickelt.

Entgasung

Beim ersten Ladeschritt kommt es zu einer starken Gasentwicklung in Lithium-Ionen-Batteriezellen. Zum Entfernen des Gases, der sogenannten Entgasung, wird die Zelle in einer Vakuumkammer durchstochen und das austretende Gas abgepumpt. Um eine feuchtigkeits- und ölfreie Atmosphäre zu erhalten, werden Leybold-Trockenverdichtungspumpen wie DRYVAC verwendet.

Dichtheitsprüfung

Aus Qualitäts- und Sicherheitsgründen ist die absolute Dichtigkeit der finalen Batteriezelle unerlässlich. Deshalb wird im letzten Schritt ein Heliumlecktest durchgeführt, um eine dichte Batterie und damit eine lange Lebensdauer und eine hohe Produktqualität zu gewährleisten. Für diesen Produktionsschritt bietet Leybold verschiedene Versionen von Helium-Lecksuchern wie PHOENIX und PHOENIX-Module oder Einzelpumpen wie SCROLLVAC, VARODRY und TRIVAC für kundenspezifische Leckerkennungssysteme an. 

Lithium Ion Battery

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Battery Production Flyer

PDF    581.2 kB

Vacuum Equipment for Lithium Ion Battery Production Flyer

PDF    372.6 kB

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