Die Handhabung der bei der Batterieproduktion eingesetzten Pulver stellt einige Anforderungen an die eingesetzte Technolgie. Die Reinheit der Pulver muss jederzeit gewährleistet sein, (Kreuz-) Kontaminationen sind dabei zu verhindern und optimale Bedingungen für ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften aufrechtzuerhalten. Bei der Akku-Produktion für Elektrofarzeuge kommt noch hinzu, dass neben dem Ex-Schutz auch Containment-Aspekte zu beachten sind.
Hecht Technologie realisiert und bietet hochmoderne Entleer-, Förder- und Dosiertechnologien für die Herstellung unterschiedlichster Batteriebestandteile. Das Hauptaugenmerk liegt auf der kontinuierlichen und exakten Zuführung von Rohstoffen für die Produktion von Kathoden und Anoden. Der Schutz der Anwender und des Produkts steht dabei im Fokus.
Ein Anwendungsbeispiel konkret
Ein Kunde von Hecht ist ein namhafter Batteriehersteller mit Hauptsitz in Deutschland. Er betreibt eine Kombi-Anlage, bestehend aus einer Anodenlinie und einer Kathodenlinie. Beide Linien untergliedern sich wiederum in zwei getrennte, voneinander unabhängige Teilanlagen, in denen prinzipiell der gleiche Prozess abläuft. Die pulverförmigen Bestandteile werden jeweils zunächst aufgegeben, dann weitergefördert und zuletzt in einen bauseitigen Mischbehälter dosiert. In den nachfolgenden Prozessschritten werden sie für die Herstellung der Elektrodenpaste der Anode für Lithiumionen-Batterieelektroden verwendet. Insgesamt lieferte Hecht hierfür zwei Mischstationen mit zugehörigen Produktaufgaben.
Staubarme Produktaufgabe
Die Hauptbestandteile für die Anoden- und Kathodenmaterialien werden in Big-Bag-Entleerstationen staubarm aufgegeben. Die Stationen betehen im Wesentlichen aus vier Teilen, dem Anschlusssystem als Kernkomponente für die sichere Entleerung, dem Auflagetisch zur Absicherung bei schwebenden Lasten, dem Gestell zur Befestigung des Anschlusssystems sowie einem Hubgerät. Die bei diesem Anwender implementierten Big-Bag-Entleerstationen sind zusätzlich mit einem Klumpenbrecher ausgerüstet, der Agglomerate und Klumpen vor der Förderung und Dosierung beseitigt.
Im Betrieb wird der Big Bag an das Liner-Anschlusssystem LAS-EC zum geschlossenen Produkthandling angeschlossen. Vorteile des LAS-EC sind ein definiertes, sicheres Handling mit logischem Bedienablauf in wenigen Schritten und eine leichte, ergonomische und sichere Arbeitsweise. Auch beim Wechseln der Big Bags ist das System immer geschlossen, sodass kein Produktstaub nach außen verschleppt wird. Der geforderte OEB-4-Level für die NMC-Produkte kann dadurch eingehalten werden.
Die für die Batterieherstellung notwendigen Materialen Ruß und Grafit sind für den Bediener relativ unkritisch und werden in der Regel ohne OEB-Level-Vorgaben verarbeitet. Auch für die Entleerung dieser Produkte wurde das Liner-Anschlusssystem LAS-EC für OEB Level 4 eingesetzt, hier jedoch aus Gründen der Sauberkeit für die Umgebung sowie zur Vermeidung von Kreuz-Kontaminationen.
Die Kleinmengen werden in unterschiedlichen Säcken angeliefert und über eine Zuführung/Schleuse in die Sackentleerstation mit Glovebox eingebracht. Die Säcke werden dann über Handschuheingriffe geöffnet, entleert und über einen seitlichen Abwurf in einen Liner entsorgt. Ein Kugelabsaugschuh mit Rührwerk unterhalb der Glovebox führt das Produkt dem pneumatischen Transportsystem zu. Dadurch ist eine gleichbleibende Schüttgutqualität und Korngrößenverteilung gegeben.
Leistungsfähige Fördertechnik
Im nächsten Schritt transportiert der Vakuumförderer Proclean Conveyor PCC das Pulver zur Dosierstation. Der PCC ist ein hochflexibler pneumatischer Förderer, der für lange Förderwege und den sicheren Transport von explosiven oder toxischen Stoffen ausgelegt ist. Für jedes Produkt wird ein eigenes Fördersystem eingesetzt. Die Fördergeräte dienen gleichzeitig als Vorlagebehälter, aus denen in den bauseitigen Mischbehälter dosiert wird. Die geforderte Genauigkeit bei der Primärverwiegung bzw. Entnahmeverwiegung) wurde problemlos erreicht.
Falls mehrere Materialien in einen Mischbehälter dosiert werden, erfolgt dies sequentiell nach einer vorgegebenen Rezeptur. Ein mobiler Mischbehälter kann dabei bis zu drei verschiedene Feststoffe aufnehmen. Die Anzahl der Produkte wie auch der Fördergeräte ist bei Bedarf erweiterbar.
Nach jeder Einzeldosierung wird das Dosierergebnis mittels der Kontrollverwiegung im Mischbehälter überprüft. Der Mischbehälter befindet sich in einer Absaugkabine und wird mit einem pneumatisch betätigten Auflagedeckel verschlossen. Der Deckel ist mit Anschlüssen für die Komponenten und einer Entlüftung versehen.
Produktion der Elektrodenpaste
Im Anschluss wird die Elektrodenpaste im bauseitigen Mischer unter Zugabe von Flüssigkeit hergestellt. Diese wird im weiteren Prozess auf ein Metallsubstrat aufgetragen, getrocknet und ausgeschnitten. Im letzten Schritt werden die Elektroden und Separatoren in Schichten übereinander gestapelt und in ein Gehäuse eingeschlossen, das mit einem Elektrolyt befüllt wird. Das Gehäuse wird schließlich versiegelt, um das Auslaufen des Elektrolyts zu verhindern.
Einsatzmöglichkeiten beim Recycling
Nicht nur die Herstellung von Batterien ist ein komplexer Prozess, sondern auch das
Recycling, beispielsweise von Carbon Black, Lithium, Nickel, Kobalt, Kupfer und Alumi-nium. Speziell Carbon Black ist ein sehr nützlicher, aber auch potenziell gefährlicher Stoff, der nicht in die Lungen gelangen darf.
Carbon Black kann aus Altbatterien durch
Pyrolyse gewonnen werden. Die Batterien werden dabei zuerst mechanisch zerkleinert und dann unter sauerstofffreien Bedingungen erhitzt. Dabei werden die organischen Materialien in der Batterie abgebaut. Es entsteht ein Gemisch aus flüssigen und gasförmigen Bestandteilen sowie Carbon Black, das nach der Aufbereitung in verschiedenen Prozessschritten in der Gummi- und Kunststoffherstellung oder erneut zur Batterieproduk-tion eingesetzt wird.
Um alle Recyclate letztlich sicher und für den Bediener ungefährlich abzufüllen und für den Transport vorzubereiten, kommen
diverse Containment-Förder- und/oder -Befüllstationen von Hecht zum Einsatz.
Hecht Technologie GmbH, Pfaffenhofen
Autorin: Verena Schmid
Marketing & Sales,
Hecht Technologie
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