Batteries

Baterías de iones de litio

Equipos de procesamiento de polvo para todo el proceso de producción

Ya sea para bicicletas eléctricas, smartphones o portátiles, las baterías de iones de litio se han convertido en una parte indispensable de la vida cotidiana. Su importancia aumentará aún más en los próximos años con la prevista expansión de la electromovilidad. Por otro lado, las exigencias de las baterías aumentan constantemente. Los consumidores finales quieren tiempos de carga más rápidos, una mayor capacidad de almacenamiento y, en general, una larga vida útil de las baterías. Asimismo, un punto importante para los fabricantes de pilas y baterías es que para ellos deben ser lo más pequeñas y compactas posible y, al mismo tiempo, tener una gran densidad energética. Para cumplir estos requisitos, Hosokawa Alpine ofrece varias tecnologías que se utilizan en la producción de baterías de iones de litio.

Material para el ánodo y el cátodo de las baterías de iones de litio

Al cargar y descargar una batería de iones de litio, estos iones se mueven del cátodo al ánodo y viceversa. El cátodo y el ánodo de una batería están hechos de materiales diferentes. En el cátodo se utiliza una gran variedad de compuestos de litio (por ejemplo, LCO, NMC, NCA o LFP). En el ánodo, el grafito o el titanato de litio son componentes esenciales. Tanto para los compuestos de litio como para el redondeo del grafito, Hosokawa Alpine ha desarrollado procesos especiales junto con socios de todo el Grupo Hosokawa Micron:

  • Soluciones completas para precursores de baterías.
  • Procesos para el material del cátodo y el ánodo de las baterías de iones de litio.
  • Tecnologías para un rendimiento óptimo de la batería: tiempo de carga, capacidad de almacenamiento, vida útil.
  • Molienda sin contaminación con molinos clasificadores y/o molinos de lecho fluidizado con chorro de aire opuesto.
  • Redondeo de grafito sintético y grafito natural.

Secado de precursores de baterías

Primero deben secarse los precursores de las baterías, como el óxido de níquel, el óxido manganoso o el óxido de cobalto. Nuestro socio Hosokawa Micron B.V. de los Países Bajos tiene las soluciones adecuadas para ello. El secador instantáneo continuo DMR o el secador de paletas cónico CPD son los más adecuados para eliminar la humedad de los lodos y las tortas de filtración.

Molienda para un rendimiento óptimo de la batería

El siguiente paso es la molienda ultrafina de las sustancias activas. Porque cuando se trata del tamaño de las partículas, hay dos cosas especialmente importantes: una distribución del tamaño de las partículas definida con precisión y que sean lo más pequeñas posible. La molienda ultrafina de los polvos activos crea partículas más pequeñas con una mayor superficie. Esto garantiza un rendimiento óptimo de la batería. Por lo que, las baterías pueden cargarse más rápidamente, tienen una vida útil más larga y una mayor capacidad. Estos dos molinos de Hosokawa Alpine son especialmente adecuados para la molienda ultrafina.

Molino clasificador ACM

Molino clasificador ACM: protegido contra el desgaste gracias a un diseño especial con cerámica, garantizando así una alta pureza del producto.

  • Moler y clasificar en una sola máquina.
  • Trituración en frío y sin contaminación.
  • Curvas de distribución granulométrica pronunciadas.
  • Límite de separación definido y fácilmente ajustable.
  • Limpieza y mantenimiento sencillos.
  • Bajo consumo de energía específico.
Molino de lecho fluidizado con chorro de aire opuesto AFG

El molino de contrachorro de lecho fluidizado AFG produce polvo con una distribución granulométrica pronunciada y una limitación granulométrica superior pronunciada en el rango de d97 < 10 - 15 μm.

  • La rueda clasificadora es ajustable en diseño y velocidad
  • Rectificado sin contaminación
  • Fácil limpieza gracias al tabique superior clasificador retráctil y desmontable

 

Ambos molinos son adecuados para procesar el material del cátodo (por ejemplo, óxidos de litio-níquel-manganeso-cobalto), así como el material del ánodo (por ejemplo, grafito, silicona).

Redondeo de grafito

Es necesario redondear el grafito para aprovechar al máximo su valiosa materia prima. Este proceso aporta ventajas significativas. Por ejemplo, aumenta la densidad de masa apisonada, mejorando así la capacidad de almacenamiento y la capacidad de carga rápida del ánodo de la batería. También aumenta la duración de las baterías. Y además mejora la cinética de intercalación (y, por tanto, la conductividad) de los iones de litio en el ánodo de la batería. Hosokawa Alpine ha desarrollado máquinas para redondear grafito sintético y grafito natural: el molino clasificador Zirkoplex ZPS y el Alpine Particle Rounder APR.

Redondeo de grafito sintético con el molino clasificador Zirkoplex ZPS:

  • Precisión de hasta el 90 %: pérdida reducida de la valiosa materia prima.
  • Alto rendimiento.
  • Altas densidades de masa apisonada para una mayor capacidad de almacenamiento.
  • Posibilidad de diferentes finuras objetivo (x50 = 10 - 12 µm; x50 = 15-16 µm; x50 = 18-22 µm).
  • Bajo consumo de energía específico.
  • Valores BET bajos.
Redondeo de grafito natural con el Alpine Particle Rounder APR

  • Tiempos de proceso cortos.
  • Alto rendimiento.
  • Precisión de hasta el 80 %: pérdida reducida de grafito.
  • Posibilidad de diferentes finuras objetivo (x50 = 10 - 12 µm; x50 = 15-16 µm; x50 = 18-22 µm).
  • Bajo consumo de energía específico.
  • Valores BET bajos.

Recubrimiento y mezcla

Para el recubrimiento de los materiales de los electrodos se utilizan mezcladores con gran fuerza de cizallamiento. No sólo garantizan una mezcla homogénea de materiales, sino también un recubrimiento óptimo con negro de carbón y aglutinantes, de modo que la conductividad de la batería mejora aún más. Aquí es donde entran en juego las tecnologías de nuestro socio holandés Hosokawa Micron B.V. En este caso son adecuados el mezclador de alto intensidad Cyclomix, el mezclador de paletas modular Modulomix o el mezclador cónico con sinfín Nauta.

Instalaciones de producción de baterías de iones de litio

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