Soluzioni di controllo della tensione ad alto flusso per la produzione di batterie al litio

I difetti del rivestimento degli elettrodi rappresentano il 2­5% della produzione totale di batterie al litio, con una tensione instabile identificata come causa primaria.NITV2050 Valvola proporzionale elettro-pneumaticamantenere la stabilità della tensione del ±1,5% a flussi d'aria fino a 1.500 l/min.

Il rivestimento degli elettrodi è la più grande fonte di rifiuti di fabbricazione nella produzione di batterie al litioSecondo Kehrer et al. (2021), i difetti di rivestimento rappresentano il 2 ∼5% del totale dei rifiuti di produzione, che si traduce in milioni di dollari di costi annuali di rottami per le operazioni su scala gigante.Tre sfide di controllo della tensione centrale guidano queste perdite:

L'elevato consumo d'aria sopraffage i componenti pneumatici standard. i sistemi di controllo della tensione delle linee di rivestimento richiedono in genere 800-1200 L/min di aria compressa. i regolatori elettro-pneumatici standard con portate inferiori a 1,000 L/min non può mantenere una pressione di uscita stabile a questi volumiLa documentazione tecnica della DFE Inc. conferma che senza un preciso controllo della tensione, il processo di rivestimento diventa incoerente,risultante in vuoti e variazioni di spessore che la calandratura non può risolvere.

Valvole di precisione a danni da aria compressa contaminataI compressori d'aria di fabbrica producono spesso aria con un tenore di umidità superiore alle norme ISO 8573-1 Classe 4.e guasti prematuri di componenti elettro-pneumatici di precisioneIn ambienti tipici di fabbricazione di batterie, l'aria non filtrata contiene 5­40 mg/m3 di particolato e vapore acqueo, superando di gran lunga la tolleranza < 5 mg/m3 dei regolatori di precisione.

L'instabilità della tensione provoca direttamente difetti del rivestimentoUna variazione della tensione dell'1% produce una deviazione del peso del rivestimento del 3 ‰ 5% attraverso la rete dell'elettrodo.Il mercato mondiale delle batterie al litio, che dovrebbe raggiungere la capacità di 1 TWh entro il 2028 (Karaki et al., 2022), non può assorbire questo livello di inefficienza di produzione.

Il NNT NITV2050 è un regolatore proporzionale elettro-pneumatico che converte i segnali elettrici in pressione d'aria proporzionale, con una portata massima di 1,500 L/min ∼50% in più dei requisiti di consumo tipici della linea di rivestimento.

La serie NITV2050 controlla la pressione dell'aria in modo ininterrotto in proporzione a un segnale di ingresso elettrico (010 VDC o 420 mA).

Per le applicazioni di rivestimento ad alto flusso, il NITV2050 fornisce un margine di capacità sufficiente al di sopra dei tipici requisiti di consumo di 1.000 L/min, evitando il calo di pressione durante i cicli di domanda di picco.La specifica dell'isteresi del 5% garantisce un controllo della tensione costante durante i rapidi cambiamenti di velocità del web.

Una linea di rivestimento dell'elettrodo della batteria al litio che consuma 1.000 litri/min di aria compressa ha ottenuto un controllo della tensione stabile installando l'ITV2050 con un prefiltro da 5 micron,dopo aver fallito due installazioni di valvole precedenti entro 6 mesi.

La linea di rivestimento è stata utilizzata in un impianto con un sistema di aria compressa invecchiato.000 L/min, senza pre-filtrazione) non funzionano entro 6 mesi a causa della corrosione interna e della contaminazione del sedile., causando un tempo di fermo non pianificato di 48 ore per guasto.

Gli ingegneri hanno installato il NNT NITV2050 con la seguente configurazione:

• Valvola primaria: NITV2050-31N2BL4 (1,500 L/min di capacità)
• Prefiltrazione: filtro dell'aria da 5 micron all'ingresso della valvola (equivalente alle specifiche di filtrazione della valvola di controllo TLV CT16)
• Ciclo di controllo: controllo della tensione a circuito chiuso con feedback delle celle di carico
• Intervallo di valori di regolazione: pressione di esercizio 0,3 ∼ 0,6 MPa

Il filtro da 5 micron ha raggiunto un'efficienza di filtrazione paragonabile alle specifiche delle valvole di controllo TLV CT16 (filtrazione da 5 micron per gli attuatori pneumatici),proteggere le parti interne di precisione dell'ITV2050 dall'umidità e dai danni da particolato.

Dopo 12 mesi di funzionamento continuo:

Il sistema di controllo a circuito chiuso con NITV2050 ha mantenuto la stabilità della tensione entro il ±1,5% sotto un flusso continuo di 1.000 L/min, anche con livelli di umidità dell'aria di entrata superiori alle norme tipiche della classe 4.

Per i produttori di batterie che valutano gli aggiornamenti del controllo della tensione ad alto flusso:

1. Fase 1: controllo del consumo d'aria
   Misura il picco e il flusso medio di aria nelle stazioni di controllo della tensione esistenti.
2. Fase 2: valutazione della qualità dell'aria
   Prova l'aria compressa per il tenore di umidità e i livelli di particolato secondo la norma ISO 8573-1. Per i valori superiori alla classe 4 (< 5 mg/m3) è necessaria una pre-filtrazione.
3. Passo 3: Selezionare la capacità della valvola
   Selezionare regolatori elettro-pneumatici con un margine di portata di 1,5 volte superiore alla domanda massima.
4. Passo 4: installare il pre-filtraggio
   Montare filtri da 5 micron a monte delle valvole di precisione. Monitorare la pressione differenziale del filtro ogni mese. Sostituire a 0,05 MPa di differenziale.
5. Fase 5: Attuazione del controllo a circuito chiuso
   Integrare il feedback della cella di carico con l'uscita analogica dell'ITV2050 per la regolazione della tensione in tempo reale.

I sistemi di controllo della tensione del rivestimento degli elettrodi richiedono in genere 800-1200 L/min di aria compressa per stazione, a seconda della larghezza della rete e della velocità della linea.500+ L/min.

Il NITV2050 stesso è classificato IP65 ma richiede aria pulita per un funzionamento di precisione.In ambienti contaminati, la sostituzione del filtro ogni 3 o 6 mesi è tipica.

Le variazioni di tensione causano direttamente una deviazione dello spessore del rivestimento.000 celle difettose all'ora.

Secondo gli studi di produzione del 2021, i difetti del rivestimento degli elettrodi rappresentano il 2−5% del totale dei rifiuti di produzione delle batterie al litio.Riduzione del 50% risparmia 2,5 milioni di dollari all'anno per una gigafabbrica da 10 GWh.

Il controllo a circuito aperto raggiunge una variazione di tensione del ±5 ∼8%.che è necessaria per applicazioni di rivestimento di alta qualità che prevedono una deviazione del peso del rivestimento inferiore al 2%.

Il controllo della tensione del rivestimento dell'elettrodo ad alto consumo d'aria (1 000 L/min) richiede regolatori elettro-pneumatici con capacità di flusso sufficiente e protezione dall'aria contaminata.con 1Capacità di 500 L/min e adeguata pre-filtrazione a 5 micron, mantiene la stabilità della tensione del ±1,5% in ambienti di rivestimento esigenti.I produttori di batterie che attuano questa configurazione riferiscono riduzioni del tasso di rottami di rivestimento da 30,8% a 1,2%, eliminando il tempo di fermo non pianificato per la sostituzione delle valvole.