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Le pompe dosatrici ottimizzano i materiali per le batterie agli ioni di litio

I sistemi di ossidi ternari, contenenti litio, garantiscono alle batterie al litio ad alte prestazioni un’elevata densità energetica, una vita utile prolungata e un numero elevato di cicli di ricarica. In fase di produzione, i sistemi di dosaggio assicurano la qualità dei precursori necessari.

Necessità di dosaggi precisi

Gli investimenti cinesi nei veicoli elettrici (EV) sono ingenti. Per raggiungere l’obiettivo di leadership mondiale nel settore dell’elettromobilità, il paese sta ampliando le proprie capacità produttive di batterie. A determinare la domanda sono gli accumulatori di energia ad elevata densità energetica e cicli stabili. Tra i principali materiali di accumulo per batterie che soddisfano questi requisiti troviamo gli ossidi di cobalto-nichel-manganese-litio, in breve NCM. Vari produttori cinesi si sono specializzati nella produzione dei necessari precursori ternari (o prodotti a monte). Le dimensioni delle particelle, la loro distribuzione, il grado di purezza e molte altre caratteristiche determinano in larga parte le proprietà dei prodotti finali catodici di sinterizzazione. Pompe dosatrici e sistemi di dosaggio precisi hanno il compito di soddisfare gli elevati requisiti di qualità della complessa produzione di precursori ternari.

Dati principali

  • Il consumo mondiale di materiale catodico supera ampiamente le 200.000 tonnellate l’anno
  • I precursori influenzano circa il 60% delle proprietà catodiche delle batterie agli ioni di litio
  • Elevati requisiti di qualità in fase di produzione dei precursori dei materiali catodici

Dosaggio preciso di liquidi metallici

Per la produzione dei precursori ternari, vengono miscelati reagenti diversi in vari processi produttivi. Le concentrazioni, definite con esattezza, influenzano notevolmente la qualità finale dei prodotti. Grazie alla loro precisione e riproducibilità, le intelligenti pompe dosatrici high-end di ProMinent soddisfano questi requisiti. Le pompe dosatrici magnetiche a membrana gamma/ X, le pompe dosatrici a membrana con azionamento a motore Sigma, le pompe dosatrici a membrana idraulica Hydro e le pompe peristaltiche assicurano il dosaggio preciso di tutte le sostanze necessarie.

In 15 diverse fasi del processo, le pompe dosatrici, in combinazione con i sensori e azionate mediante il sistema di controllo, effettuano il dosaggio della giusta quantità al momento giusto. Effettuano ad esempio il dosaggio di miscele di liquidi metallici contenenti nichel, cobalto e manganese per produrre una soluzione con una concentrazione precisamente definita di NCM totale. Una precipitazione stabile e un valore costante del pH assicurano l’apporto esatto delle soluzioni di ammoniaca e NAOH.

Al termine di un processo produttivo che dura circa 24 ore, vengono realizzate particelle di prodotto di dimensioni dell’ordine dei μm. Esse vengono sedimentate, essiccate a temperature che possono raggiungere i 150℃ per poi essere prelevate come precursori ternari dopo 15-20 ore.

Più di 300 pompe dosatrici, sensori e controller ProMinent vengono già impiegati da diversi produttori cinesi. E c’è un motivo: garantiscono infatti un’elevata sicurezza di processo e, grazie alla loro precisione, assicurano la qualità necessaria dei precursori per materiali catodici ternari.

I prodotti ProMinent garantiscono in modo affidabile le necessarie proprietà dei materiali, quali forma, grado di purezza, densità di compattazione, dimensioni delle particelle o superficie specifica dei precursori ternari. Si tratta ad esempio dei sensori DULCOTEST, dei dispositivi di misura e regolazione diaLog DACa, delle pompe dosatrici magnetiche a membrana gamma/ X, delle pompe dosatrici a membrana con azionamento a motore Sigma e delle pompe dosatrici a membrana idraulica Hydro, nonché delle pompe peristaltiche. La pompa gamma/ X viene impiegata in laboratorio, mentre Sigma e Hydro per la produzione di quantità più elevate. Le pompe peristaltiche vengono impiegate sia in laboratorio che in produzione.

Le pompe dispongono di funzioni di sicurezza e monitoraggio, quali, ad esempio, il controllo della portata e la segnalazione di rottura della membrana. Per garantire un funzionamento sicuro, nei sistemi di dosaggio sono integrate valvole di contropressione, valvole di sicurezza, polmoni smorzatori, misuratori di portata magnetici e sensori. I parametri, quali la portata misurata o i valori del pH dei sensori DULCOTEST®, contribuiscono al sistema digitale di controllo e monitoraggio. A seconda dei parametri di controllo rilevati, il rendimento di dosaggio delle singole pompe viene adeguato di conseguenza mediante un regolatore PID.

  • Dosaggio affidabile e preciso di soluzioni di NCM, NaOH e ammoniaca
  • Regolazione PID del rendimento di dosaggio
  • Misurazione esatta del pH e controllo mediante il sistema di controllo

Prodotti utilizzati

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Ing. Massimo Calabrò

Amministratore delegato, ProMinent Italiana S.r.l.

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