Sergei Mishin, Measurement Solutions Sales Director OEM Europe, spiega come la tecnologia di automazione sia essenziale per una produzione ottimizzata, precisa e sicura di anodi, catodi ed elettroliti.

Le vendite globali di veicoli elettrici (EV) stanno crescendo e rappresentano il 10% di tutte le nuove auto vendute nel 2022, ma report suggeriscono che le vendite di veicoli elettrici sono destinate ad aumentare fino a circa il 60% entro il 2030 per allinearsi all’obiettivo di emissioni zero entro il 2050. L’avanzamento della tecnologia delle batterie agli ioni di litio è stato fondamentale per l’ascesa dei veicoli elettrici. Nel corso degli ultimi due decenni, i produttori di batterie al litio e quelli di componenti di batterie per i veicoli elettrici inclusi anodi, catodi ed elettroliti hanno collaborato molto per sviluppare materiali in grado di migliorare le prestazioni e la sicurezza delle batterie agli ioni di litio. Per i produttori di componenti è essenziale implementare processi e tecnologie di produzione che garantiscano qualità e sicurezza della produzione uniformi e garantite, riducendo al contempo al minimo le costose rilavorazioni che influiscono su produttività e redditività. La continuità del processo produttivo fa sì che gli errori o le imperfezioni nelle fasi iniziali si accumulino, provocando conseguenze molto più gravi lungo la linea di produzione. La qualità deve essere monitorata in ogni fase, dalle materie prime all’assemblaggio delle celle, per mantenere l’efficienza produttiva e ridurre al minimo gli scarti.

Anche l’ottimizzazione della produzione è estremamente importante, non solo per garantire la qualità nonostante le variazioni delle materie prime e massimizzare la produttività, ma anche per fornire ai produttori la flessibilità necessaria per soddisfare le richieste dei clienti di diversi tipi di componenti a batteria e ricette proprietarie. In genere, la produzione è basata su processi in batch. Controllo batch fornito da DeltaV Batch di Emerson Il software Analytics è progettato specificamente per questo tipo di applicazione. La caratteristica chiave di questa soluzione è che, apprendendo dal passato, il software è in grado di prevedere i risultati della produzione. L’analisi multi-variata del processo viene eseguita sulla base di modelli generati secondo la raccolta dei batch precedenti. Gli errori e/o le deviazioni dei processi batch vengono rilevati e identificati in tempo reale consentendo agli operatori di intraprendere azioni correttive prima che si verifichi un impatto negativo sulla produzione. Se i parametri del processo deviano dalle norme, il software può valutare se il batch è comunque conforme alle specifiche e ai requisiti di qualità o non rientra nei limiti dei parametri specificati e richiede una rilavorazione o lo smaltimento. Ne conseguono costi ridotti, tempi di ciclo ridotti, produzione aumentata, sprechi ridotti, variabilità ridotta e affidabilità migliorata.

Misure avanzate

Garantire la coerenza della ricetta e la qualità della produzione inizia da misure accurate, affidabili e ripetibili. Nell’ambito di un’applicazione su un reattore a batch, queste devono monitorare l’aggiunta sia delle materie prime che degli additivi. Il riscaldamento e il raffreddamento del reattore, il controllo della pressione, la prevenzione della tracimazione e il monitoraggio delle condizioni delle apparecchiature si basano su misure di portata, temperatura, livello, pressione e analisi. Il controllo preciso del materiale aggiunto ai reattori e ai miscelatori è fondamentale. I misuratori a effetto Coriolis Micro Motion™ di Emerson sono ideali per queste applicazioni, in quanto misurano la portata in massa del liquido o dei liquidi con sospensioni solide piuttosto che del volume, garantendo l’accuratezza della misura. L’accuratezza della misura del pH del precursore catodico è fondamentale per la forma finale dei colloidi che hanno un impatto sulla qualità, ma i solfuri e l’acido fluoridrico presentano un ambiente molto difficile e riducono la durata del sensore, mentre gli strati di olio sul sensore rendono difficile la misurazione. Il sensore di pH/OPR RBI Rosemount è altamente resistente agli agenti chimici e progettato per la resistenza degli strati delle stringhe, per garantire l’accuratezza delle misure e ridurre i requisiti di manutenzione. È importante comprendere i livelli nei reattori e nei serbatoi di miscelazione sia per evitare danni agli agitatori causati da bassi livelli sia per la protezione da tracimazione che causerebbe problemi di sicurezza. Può essere difficile misurare con precisione il livello di liquidi con sospensioni solide in un serbatoio con un agitatore che crea turbolenza, modificando la densità dei materiali, il che influisce sulle misure di livello basate sulla pressione differenziale, e materiali viscosi che rivestirebbero le tecnologie a contatto. I trasmettitori di livello radar non contattivi Rosemount sono adatti a queste applicazioni, in quanto sono in grado di far fronte a queste sfide. La loro alta sensibilità e l’esclusivo software garantiscono che le prestazioni non vengano influenzate da segnali deboli e condizioni di turbolenza, mentre l’antenna per separatori di processo protegge dai fluidi corrosivi e da elevati livelli di condensa.

Garantire un controllo e una sicurezza stabili

Additivi chimici non uniformi possono portare a rifiuti chimici e a incongruenze nelle materie prime che creano costosi scarti di prodotto. Anche un controllo affidabile, preciso e molto regolare è essenziale per garantire che le strategie di controllo di processo siano implementate correttamente. In genere, queste applicazioni sono molto difficili per le valvole a causa di sostanze chimiche abrasive e corrosive, liquidi con sospensioni solide e polveri che fluiscono durante il processo di produzione. La corrosione influisce sull’affidabilità e sulle prestazioni delle valvole, creando un controllo di portata instabile e anche la possibilità di perdite con conseguenti rischi per la sicurezza dell’impianto e dei lavoratori. Per mantenere un funzionamento affidabile e prevenire problemi ambientali e di sicurezza, è essenziale garantire la compatibilità dei materiali. Emerson non solo offre un’ampia gamma di valvole di controllo adatte per applicazioni gravose, ma ha le competenze necessarie per collaborare con i clienti per selezionare la tecnologia e i materiali anticorrosivi appropriati e garantire alte prestazioni per una durata prolungata. Ad esempio le valvole Fisher™ con rifiniture temprate e in ceramica forniscono una buona resistenza all’usura, mentre la valvola Vee-Ball Fisher con la sua sfera con intaglio a V fornisce una soluzione di controllo anti-intasamento. Le valvole bidirezionali Clarkson di Emerson sono dotate di una chiusura a tenuta e sono adatte per liquidi con sospensioni solide a bassa e media densità a bassa pressione (<10 bar) e alta pressione (<20 bar). Per applicazioni di gestione delle polveri, le valvole Keystone™ F990 sono caratterizzate da un design speciale con corpo diviso e disco/albero monopezzo che produce un’elevata capacità di portata e semplifica la manutenzione.

Per i produttori che vogliono concentrare le risorse sul mantenimento di una produzione efficiente e sul continuo sviluppo del prodotto, le tecnologie elettriche, di misura e controllo di Emerson, combinate con una rete globale di esperti di applicazioni e servizi di soluzioni di progettazione, fanno dell’azienda il partner ideale in questo mercato in rapida espansione. Emerson è in una posizione unica per la capacità di offrire sistemi di controllo di processo, una gamma completa di soluzioni di misura avanzate e la gamma più completa al mondo di tecnologia di controllo finale.

Per scoprire in che modo i prodotti e servizi Emerson possono migliorare la qualità del prodotto, l’affidabilità e la sicurezza dell’impianto per i produttori di componenti delle batterie per i veicoli elettrici, visita Emrsn.co/IM1906IT.