دیدگاه نوین ریپورت

مقدمه

نیازهای روزافزون برای راه حل های نوآورانه ذخیره انرژی، تولیدکنندگان را تحت فشار قرار داده تا تولید باتری های لیتیوم-یون، سدیم-یون و باتری های حالت جامد قابل شارژ را افزایش دهند و در عین حال شرایط حساس مورد نیاز برای فرآیندهای تولید کارآمد و ایمن را حفظ کنند.

از تولید الکترود تا تولید سلول، سیستم‌های کنترل و اندازه‌گیری رطوبت کارآمد، فناوری حیاتی برای تولید هستندبطوریکه بتوانند در شرایط سخت، مقاومت کنند. هنگامی که خشک کردن کاتد، به تنهایی تا 45 درصد از کل انرژی مصرف شده در اتاق خشک را به خود اختصاص دهد، هر گونه ناکارآمدی می تواند منجر به افزایش هزینه های تولید، کاهش کیفیت باتری و خطرات احتمالی ایمنی شود. اندازه گیری دقیق نقطه شبنم به عنوان یک پارامتر ایده آل برای بهینه سازی تولید باتری مهم  است.

چالش هاي توليد باتري

ساخت باتریهای قابل شارژ یک فرآیند پیچیده است. چالش‌های متفاوت در طی فرآیند تولید باتری می تواند وجود داشته باشد که می توانند نتایجی همانند زمان‌های شارژ کوتاه‌تر یا کاهش وزن باتری، را موجب شوند. مرحله میانی تولید باتری، تولید الکترود، مونتاژ سلول ، مستعد جذب رطوبت است. حتی سطوح رطوبت ناچیز می‌تواند واکنش‌های ناخواسته‌ای ایجاد کند که کیفیت و ایمنی باتری را به خطر می‌اندازد لذا به محیط‌هایی با رطوبت بسیار کم کنترل‌شده، مانند اتاق‌های خشک، غرفه‌های خشک و جعبه‌های دستکشدار نیاز دارد.

خشک کردن کاتد یک مرحله مهم اما پرهزینه در تولید الکترود است، به خصوص اگر بهینه نشده باشد. به عنوان مثال خشک شدن به موقع الکترودها از تخریب بالقوه عملکرد باتری می کاهد، زیرا رطوبت باقیمانده و ناخالصی های حلال می تواند عملکرد آنها را تحت تاثیر قرار دهد. ناهماهنگی در ساخت لایه های الکترود می تواند عملکرد سلول و ماژول را به طور قابل توجهی کاهش دهد و منجر به کاهش ظرفیت یا کاهش ظرفیت در طول زمان شود. خشک کردن همچنین بر ضخامت و تخلخل الکترودها تأثیر می گذارد، از عواملی هستند که بر ظرفیت و مقاومت داخلی تأثیر می گذارد. به طور سنتی، وسایل اندازه‌گیری رطوبت، دستگاه‌های حجیم و با هزینه تعمیر و نگهداری بالا بوده‌اند. برای رسیدن به رطوبت بسیار کم در دماهای بالا نیاز به راه‌حل‌های کنترل و اندازه‌گیری رطوبت قوی و کارآمد است که بتواند در شرایط سخت مقاومت لازم را داشته باشد.

فرآيندهاي خشک کردن موثر به چند دليل ضروري هستند

ایمنی: مواد شیمیایی مورد استفاده در تولید باتری نسبت به رطوبت بسیار حساس هستند و در صورت قرار گرفتن در معرض رطوبت بالا، خطر انفجار را به همراه خواهند داشت.

کیفیت و بازده: حفظ سطح رطوبت مطلوب در طول تولید به بهینه سازی محصول، تضمین کیفیت و طول عمر ثابت محصول کمک می کند.

بهینه سازی انرژی: حفظ خشکی بهینه محیط اتاق خشک، از خشک شدن بیش از حد و افزایش هزینه تولید جلوگیری می کند.

در محیط های تولید باتری، مانند اتاق های خشک، دمای نقطه شبنم محیط را بین -30 درجه سانتیگراد و -40 درجه سانتیگراد از طریق خشک کن های پیشرفته از طریق پمپاژ مداوم هوای خشک را به داخل اتاق، حفظ می شود. باتریهای جدیدتر مانند باتری‌های حالت جامد ممکن است به شرایط خشک‌تر، با دمای نقطه شبنم تا منفی80 درجه سانتی‌گراد در تک تک مراحل پردازش نیاز داشته باشند.

دستیابی و حفظ چنین سطوح رطوبت بسیار کم در کل یک اتاق خشک از نظر اقتصادی امکان پذیر نیست. در نتیجه، تولیدکنندگان اغلب از غرفه های خشک یا جعبه های دستکشدار برای این فرآیندهای خاص استفاده می کنند. حتی در این محیط-های بسته، سطوح رطوبت همچنان باید به دقت کنترل شود تا شرایط بهینه حفظ شود.

در نتیجه، حسگرهای نقطه شبنم در خشک کن، باید بسیار حساس بوده و امکان کنترل سریع و دقیق را در هر مرحله تولید فراهم کنند. با این حال، دقت سنسور به تنهایی نمی تواند از مشکلاتی مانند خشک شدن بیش از حد جلوگیری کند. پروب هایی با زمان پاسخ سریع، بدون حلقه های کنترل اندازه گیری داخلی پیچیده، به طور قابل توجهی بر خشک کن و کنترل کلی اتاق خشک تأثیر می گذارد.

بهترين روش هاي اندازه گيري صنعتي

برای بهینه سازی فرآیندهای تولید باتری با استفاده از اندازه گیری نقطه شبنم، انتخاب پروب هایی با تحمل شیمیایی عالی و زمان پاسخ سریع نیز به حفظ اندازه گیری های دقیق کمک می کند. قرار دادن سنسور راهبردی و نظارت بر سطوح رطوبت در چندین مرحله از فرآیند خشک کردن، نتایج قابل مقایسه را در مراحل مختلف ایجاد می کند و با استفاده از  کنترل هوشمند و دقیق، می تواند بهینه سازی فرآیند را انجام داد.

خوشبختانه، نوآوری های اخیر منجر به توسعه ابزارهای نقطه شبنم بسیار پاسخگو، دقیق و با هزینه تعمیر و نگهداری پایین شده است که فرآیندهای تولید را از چند طریق بهبود می بخشد.

دقت بهبود یافته: فن‌آوری‌های حسگر جدید پایداری اندازه‌گیری عالی را حتی در سخت‌ترین شرایط ارائه می‌دهند و کنترل دقیق را تضمین می‌کنند.

زمان پاسخ سریع: پاسخ سریع به تغییرات رطوبت باعث کاهش اتلاف انرژی و بهبود قوام محصول می شود

تحمل شیمیایی: حسگرهای پیشرفته می توانند در برابر مواد شیمیایی مانند حلال:-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) مقاومت کنند و قابلیت اطمینان را افزایش داده و نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش دهند.

دوام گرما: سنسورهایی که قادر به کار در دماهای بالا (تا 160 درجه سانتیگراد در برخی موارد) هستند، امکان اندازه گیری در محل را در محیط های خشک را فراهم می کنند

توقف تولید حداقلی: اندازه گیری و  کالیبراسیون پایدار در طول زمان توقف تولید را کاهش می دهد

تقويت مسير در توليد باتري

از آنجایی که صنعت باتری برای رفع نیازهای مدرن به تکامل خود ادامه می دهد، فناوری های اندازه گیری پیشرفته در فرآیندهای تولید می تواند، به غلبه بر چالش های کنترل رطوبت کمک کند.

نسل بعدی باتری‌هایی که در حال حاضر در حال طراحی هستند، تقاضای فزاینده‌ای برای نقاط شبنم کمتر از منفی 75 درجه سانتی‌گراد و حتی کمتر را  نشان می‌دهند، از آنجا که مصرف انرژی برای نگهداری اتاق‌های خشک انتظار می رود بخش مهمی از هزینه تولید این باتریها را تشکیل دهد. برای به حداقل رساندن هزینه تولید باتری ها، اتاق خشک باید به گونه ای ساخته شود که نفوذ را تا حد ممکن کاهش دهد. مهمتر از همه، سیستم های خشک کردن هوای اتاق باید به گونه ای طراحی شوند که تا حد امکان در انرژی بهینه باشند و باید بتوانند به سرعت در برابر شرایط متغیر خارجی واکنش نشان دهند. با در نظر گرفتن این اهداف شرکتهایی در این حوزه نوآوریهایی را برای تامین این اهداف صورت داده اند، استفاده از رطوبت‌گیرهای خشک‌کننده دو روتور برای تامین مداوم هوای با نقطه شبنم پایین به فضاهای تولیدی مثالی از این طرحها می باشد. اما با وجود این پیش بینی می شود سیستمهای جدیدی در آینده برا ی این منظور ارائه شود.

منبع:batterypoweronline