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Exakte Befüllung von Lithium-Ionen-Batterien

Exakte Befüllung von Lithium-Ionen-Batterien

Im Energiespeichermarkt gelten Lithium-Ionen-Batterien als eine kosteneffektive Lösung.

Automatisierte Ventilsysteme von GEMÜ tragen hier dazu bei, Abfülllösungen zu realisieren, die die Serienproduktion weiter optimieren.

Kostenreduktion und optimiertes Leistungsprofil

Durch ihre hohe Energiedichte gilt die Lithium-Ionen-Technologie als ein leistungsfähiger, elektrochemischer Speicher und wird deshalb auch für neue Anwendungen wie in der Antriebstechnik von Hybrid- und Elektrofahrzeugen eingesetzt. Die Kundenakzeptanz hängt dabei maßgeblich von sinkenden Anschaffungskosten und einer akzeptablen Laufleistung und Reichweite ab. Deshalb unterhalten alle namhafte Batteriehersteller Testanlagen, in denen Lithiumsalze verarbeitet und abgefüllt werden.

Prozesstechnische Parameter und Automatisierung

Medien wie Lithiumsalze, Natriumbromid oder Lithiumpolymere verfügen über chemische und mechanische Eigenschaften, die das industrielle Handling deutlich erschweren. Um das Auskristallisieren und Ausgasungen zu verhindern, muss in zahlreichen Anlagen ein dauerhafter Druck gehalten werden. Dies erfordert den Einsatz von automatisierbaren Komponenten und eine konstante und berechenbare Reaktionsgeschwindigkeit dieser. Für einige Kunden realisierte GEMÜ deshalb einen Mehrwege-Ventilblock der Produktreihe iComLine®, der durch ein qualifiziertes Adapterset mit einem Stellungsregler die vorgegebenen Prozessparameter überwacht und regelt. Der Standardregelkegel aus PTFE, der optimal zum Medium abdichtet und den Antrieb davon trennt, ermöglicht dabei durch seinen linearen Hub hohe Schaltwechsel und schnelle bzw. klar definierbare Reaktionsgeschwindigkeiten.

Entleerung und Reinigbarkeit der Komponenten

Die Befüllung der Zellen mit flüssigem Elektrolyt ist ein erfolgskritischer Prozessschritt in der Batterieherstellung, da die exakte Füllhöhe erreicht werden muss. Ein Systemverbund aus Rohrleitungen, Schläuchen und Ventilen, die optimal entleeren, ermöglicht die exakte Füllhöhe und minimiert gleichzeitig die Wartungsanfälligkeit des Batteriefüllsystems. Eine entleerungsoptimierte Anlage zur Elektrolytbefüllung sowie integrierte Reinigungsprozesse tragen dazu bei, das Verbleiben der auskristallisierten Partikel zu vermeiden und somit das Gesamtsystem zu schonen. Dadurch verlängert sich die Lebensdauer der einzelnen Bauteile, was zu einer Kostensenkung in der Abfüllung beiträgt. Mit einer entsprechenden Sitzkontur, der Dichtungsgeometrie des Standardregelkegels sowie einer Vorspannfeder, die auf den Standardregelkegel wirkt, erfüllt das beschriebene Ventilsystem diese Anforderungen – und das bei bis zu 5 Millionen Schaltwechseln.

Vielfältige Ventilsystemlösungen

Je nach Medium und Prozessparametern werden neben den vorgestellten Mehrwege-Ventilblöcken aus PTFE auch Mehrwege-Ventilblöcke aus anderen Materialien eingesetzt. Bei den vorgestellten Testanlagen kommt zum Beispiel neben dem Ventilsystem iComLine® auch ein Edelstahl-Mehrwegeventil zum Einsatz. Vorteil ist hier, dass dieser Ventilblock auch unter Vakuumdruck erfolgreich betrieben werden kann.

Beratung auf der Messe Energy Storage

GEMÜ stellt auch 2017 auf der Messe Energy Storage in Düsseldorf aus. Vom 14.03.2017 bis 16.03.2017 beraten fachkundige Ingenieure und Techniker an unserem Stand in Halle 8b zu den Ventil-, Mess- und Regelsystemen für den Energiespeichermarkt.