Leybold mendukung produsen dalam pengembangan teknologi baterai 16 Juni 2021
Teknologi vakum relevan dengan kualitas dan keselamatan berbagai tahap produksi baterai lithium-ion. Spesialis vakum di Leybold telah mendukung produsen baterai lithium-ion dalam proses dan tantangan teknologi mereka selama bertahun-tahun dan, dengan demikian, sangat terlibat dalam pengembangan mobilitas listrik.
– Pameran Baterai Virtual
– Konferensi Pameran Baterai Virtual
Membantu membentuk pengembangan
Mobilitas listrik adalah tren terbaru dalam lingkungan pasar yang sangat dinamis. "Dari sudut pandang teknologi vakum, kami telah memantau evolusi ini dengan saksama selama bertahun-tahun," kata Dr. Sina Forster, Manajer Pengembangan Bisnis di Leybold GmbH. "Memiliki kesempatan untuk membantu membentuk perkembangan dan penelitian saat ini sangat menarik," tambahnya.
Menurutnya, salah satu tugas utamanya adalah menentukan aplikasi dan pasar vakum baru dari teknologi dan pengembangan baru secepat mungkin. Oleh karena itu, peran strategis teknologi vakum adalah memungkinkan dan memajukan pengembangan ini. Misalnya, desain lingkungan vakum adalah faktor yang dapat berdampak positif pada proses. Vakum sering digunakan selama tahap pengisian elektrolit untuk memastikan sel jenuh secara merata dengan elektrolit dan memberikan kemurnian pada proses pengisian.
Baterai lithium-ion sebagai aplikasi vakum
Leybold mempelajari perkembangan di bidang ini dan mengidentifikasi peluang untuk aplikasi vakum dalam proses produksi baterai lithium-ion. Karena pada awalnya hanya ada sedikit informasi yang tersedia tentang proses produksi komponen lithium-ion, perusahaan ini bergabung dengan Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau (VDMA) dan Ketua Teknik Produksi Komponen E-Mobility di RWTH Aachen University untuk menetapkan proses produksi. Selain baterai lithium-ion, Leybold juga berfokus pada pengembangan dalam sel bahan bakar. Proses vakum yang berlaku sudah muncul, termasuk pelapisan pelat bipolar di bawah vakum. Di sini, penting untuk mengamati perkembangan teknologi selama beberapa tahun ke depan dan, jika perlu, memberikan dukungan melalui kerja sama.
Teknologi vakum digunakan dalam berbagai langkah proses dalam produksi elektrode serta dalam penelitian dan pengembangan. Oleh karena itu, Leybold bekerja sama erat dengan produsen mesin dan pabrik yang memasok pabrik produksi kepada produsen baterai. Selain itu, Leybold bekerja sama dengan produsen baterai serta lembaga yang melakukan penelitian untuk mengembangkan teknologi baterai lebih lanjut.
Perkembangan meningkat di Eropa
Sebagian besar produksi terus berlangsung di Asia. Namun, sebagian besar penelitian dan pengembangan bergeser ke Eropa, sehingga UE (dan terutama Jerman) menjadi lebih penting sebagai lokasi penelitian dan produksi.
Teknologi vakum digunakan dalam produksi sel baterai serta dalam proses seperti penerapan bahan aktif ke elektrode. " Secara umum, udara adalah faktor yang mengganggu di banyak lingkungan produksi karena jutaan partikel dan molekul gas memiliki pengaruh negatif pada langkah produksi ini, bahkan terkadang membuatnya mustahil. Saat mencampur slurry, partikel dan gelembung udara harus dihindari untuk mencapai produk berkualitas tinggi. Oleh karena itu, sebagian besar mixer bekerja di bawah vakum," jelas Dr. Sina Forster.
Vakum meningkatkan proses
Vakum juga sangat penting selama tahap pengeringan untuk menghilangkan sejumlah pelarut dan kelembapan yang tersisa. Tanpa vakum, proses pengeringan harus dilakukan pada suhu yang jauh lebih tinggi dan akan berlangsung jauh lebih lama. Hal ini akan berdampak negatif pada kualitas elektrode. Segera setelah elektrolit dimasukkan ke dalam langkah-langkah proses selanjutnya, vakum mengambil aspek keselamatan, karena banyak elektrolit yang digunakan sangat reaktif dan mudah terbakar. Vakum berkualitas tinggi sangat penting di sini. Di satu sisi, sensor ini memberikan kemurnian pada proses sehingga tidak ada partikel atau kelembapan yang dapat memasuki sel selama pengisian dan degassing elektrolit. Di sisi lain, sensor ini menyediakan lingkungan reaksi rendah tanpa oksigen atau kelembapan yang dapat bereaksi dengan elektrolit.
" Tantangan terbesar selalu terletak pada campuran gas yang dipompa. Pada dasarnya, semua yang dipompa dan diproses juga diangkut oleh pompa vakum. Dalam produksi baterai, hal ini memengaruhi pelarut dan elektrolit yang cenderung beracun dan dapat merusak pompa dan mungkin oli pompa," kata Dr. Sina Forster. "Tetapi suhu sekitar yang sangat hangat dan kelembapan tinggi, secara umum, juga merupakan kondisi yang menghadirkan tantangan bagi kita," tambahnya. Di sinilah produsen baterai diminta untuk membantu, baik dengan memastikan pendinginan pompa yang benar atau dengan menggunakan kondensor.
Hasil pengeringan berkualitas tinggi di bawah vakum
Peluang perbaikan ada di banyak bidang, karena masih belum ada proses yang ditetapkan yang terbukti efisien. Pengeringan vakum, misalnya, adalah proses khusus pelanggan untuk tekanan, suhu, dan gas proses (seperti nitrogen). Untuk mencapai hasil pengeringan berkualitas tinggi dengan bantuan pengeringan vakum, proyek penelitian terkait industri sudah dilakukan di bawah arahan VDMA.
Deteksi kebocoran juga berperan penting dalam produksi dari sudut pandang keselamatan. Sel harus 100% kedap air untuk memastikan masa pakai baterai yang lama. Uji kebocoran yang valid hanya dapat dilakukan melalui sistem deteksi kebocoran vakum. Kebocoran terkecil pun dapat dideteksi dengan bantuan detektor kebocoran helium atau spektrometer massa. Di sisi lain, kebocoran yang tidak terdeteksi sangat mempersingkat masa pakai baterai dan/atau menyebabkan kebocoran elektrolit yang sangat reaktif.
Beberapa komponen baterai lithium-ion yang ditangani dalam vakum bersifat beracun. Untuk melindungi lingkungan dan teknologi vakum dari polutan, pompa vakum harus mampu menahan gas ini. Selain itu, bahan beracun harus dibatasi dalam proses dan dibuang dengan cara yang aman.
Pompa kering menghemat waktu dan uang
Untuk gas beracun ini, pompa vakum kering digunakan. Pompa vakum bersegel oli cenderung tidak cocok untuk aplikasi ini, karena oli pompa dapat rusak atau terkontaminasi oleh gas. Dengan menggunakan pompa kompresi kering, produsen baterai menghemat waktu dan uang karena jika tidak, mereka harus sering mengganti oli pompa. "Pompa vakum bersegel oli semakin banyak digunakan dalam proses pengisian dan degassing elektrolit, yang kini kami ganti dengan pompa vakum kering untuk banyak pelanggan kami," ringkas Dr. Sina Forster.
Untuk memastikan keandalan proses yang memadai saat menangani gas beracun, pompa yang tertutup rapat digunakan, yang mencegah kebocoran gas dalam jumlah terkecil sekalipun. Ini merupakan faktor penting, terutama dalam hal elektrolit beracun, di mana keselamatan kerja juga penting.
Lebih cepat dan andal dengan teknologi vakum
Oleh karena itu, teknologi vakum berperan penting dalam pengeringan, pengisian elektrolit, dan degassing. " Vakum sangat penting dalam ketiga langkah proses, " tegas Dr. Sina Forster. Namun langkah proses hulu, seperti pencampuran dengan pencampur vakum, penumpukan dengan gripper vakum, dan langkah proses hilir, seperti pengemasan, juga ditangani lebih cepat dan andal dengan teknologi vakum.
Di masa mendatang, pengaruh lingkungan dan spesifikasi vakum murni dapat ditentukan dengan lebih baik. Dengan pengembangan lembaran elektrode yang ditandai secara terpisah yang dapat dilacak melalui seluruh proses produksi menggunakan kode QR laser, pengaruh parameter proses individu terhadap kualitas baterai dapat ditelusuri secara akurat. Vakum memastikan penanganan elektrolit beracun Teknologi vakum juga berperan penting dalam hal keselamatan selama produksi dan penggunaan baterai. Misalnya, penanganan elektrolit beracun yang aman di masa mendatang akan terus dimungkinkan hanya dalam kondisi vakum. Saat mengendarai mobil listrik, kami memercayai kualitas baterai, yang paling baik dapat diuji dan dijamin dalam kondisi vakum. Namun, harus dinyatakan bahwa proses di bawah vakum selalu membutuhkan lebih banyak energi daripada proses di bawah tekanan atmosfer. Namun, kemajuan besar telah dilakukan di sini dalam beberapa tahun terakhir menuju pompa hemat energi, dan saat ini kami menggunakan pompa vakum yang sangat ekonomis dalam produksi baterai. " Ini berarti kita sekarang dapat mendedikasikan diri kita pada pertanyaan inti: Bagaimana kita dapat mencapai produktivitas, keselamatan, dan kualitas yang lebih baik dalam produksi baterai dengan merancang sistem vakum secara efisien? Dan di sini juga, kami akan membuat banyak kemajuan penting di bidang teknologi vakum di tahun-tahun mendatang, " Dr. Sina Forster menyimpulkan.
Konten yang dapat diunduh
