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Las baterías de iones de litio se acercan un paso más a la perfección

Las herramientas

Las baterías de iones de litio (li-ion) son la tecnología elegida para aplicaciones que van desde dispositivos electrónicos de mano hasta vehículos "enchufar y conducir" y sistemas de energía de respaldo para granjas de servidores y otros sistemas críticos. Sus características de rendimiento son el resultado de un conjunto de parámetros químicos, eléctricos y físicos muy delicadamente equilibrados que hacen que la fabricación sea un desafío para toda la gama de tamaños de iones de litio, pero particularmente en el extremo más amplio de la gama de productos.

Los grandes paquetes de baterías de iones de litio están formados por células individuales, cada una de las cuales consiste en un par de gránulos de polvo de iones de litio compactados separados por una placa colectora. Los gránulos, que están compuestos por mezclas patentadas de litio y otros elementos, deben ser tan idénticos en términos de tamaño, forma, densidad y composición como sea humanamente posible fabricarlos. Cualquier variación afectará negativamente las propiedades químicas y eléctricas de la celda y acortará la vida útil de la batería.

Una vez fabricados, los gránulos deben ensamblarse al colector en una operación que mantenga no solo sus características de prensado, sino que también cree una celda perfectamente equilibrada con el colector exactamente centrado entre los gránulos. Cualquier variación en la geometría equilibrada de la celda también reducirá la vida útil de la batería.

Promess recientemente colaboró ​​con un importante fabricante de baterías, uno que suministra grandes baterías de iones de litio a un cliente en la industria del suministro de energía. Las baterías son una parte integral del producto del cliente, lo que otorga una alta prima a una vida útil larga e incluso más importante y predecible.

Nuestros ingenieros se involucraron con el fabricante de la batería cuando las prensas hidráulicas originalmente especificadas para las operaciones de prensado y ensamblaje no pudieron entregar el nivel de control de proceso constante requerido. El resultado de la colaboración es un par de sistemas, uno para el prensado de pellets y otro para el ensamblaje de células, basado en Prensas de ensamblaje electromecánico (EMAP) de Promess y tecnologías de control.

El EMAP es esencialmente una prensa CNC que consiste en un husillo de bolas accionado por un servomotor y equipado con una serie de sensores para medir la posición, la fuerza y ​​cualquier número de otros parámetros del proceso que puedan ser necesarios. Aplica la fuerza con extrema precisión mientras mide el resultado funcional y alimenta esos datos al sistema de control.

Usando un EMAP de 12 kN, el fabricante puede formar los gránulos con una precisión de fuerza de ± 0.5%. Luego usan un EMAP de 240 kN para unir los gránulos al colector con una precisión posicional de ± 25 μm como se lee en el codificador en el servomotor.

Los sistemas EMAP tienen retroalimentación de circuito cerrado que permite al operador garantizar con 100% de certeza que cada celda de batería se ensambló correctamente. Además, el control puede procesar las señales de retroalimentación de fuerza y ​​posición para proporcionar una "firma" gráfica de cada operación.

No solo se puede comparar la firma de cada operación con una buena operación conocida para medir la consistencia del proceso, sino que las firmas también ofrecen información sobre las variaciones en las características de las materias primas que se utilizan. Por ejemplo, si el tamaño de grano o las características de compactación del polvo de iones de litio en bruto varían de un lote a otro, la diferencia se mostrará en la firma de la operación de prensado. Lo mismo, por supuesto, es cierto para cualquier variación en las características del colector.

En ese punto, es posible modificar los parámetros del proceso para acomodar las variaciones de lote a lote o modificar el polvo para que coincida con la especificación original. De cualquier manera, la capacidad de monitorear los parámetros de tiempo / fuerza / distancia de cada golpe de prensa permite al usuario "clonar" efectivamente cada gránulo y cada conjunto para acercarse lo más posible al objetivo de la perfección.

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