Línea de prototipado para baterías con sala seca

Descripción

La Sala Seca donde está instalada la línea de prototipado de celdas, proporciona un ambiente ultra seco necesario para manipular algunos materiales y tecnologías novedosas permitiendo el procesado y montaje de dispositivos de almacenamiento de energía mediante procesos muy cercanos a los industriales. La Sala Seca proporciona un entorno seguro que permite trabajar con metales alcalinos tales como el litio o el sodio metálico, y cualquier otro material sensible a la humedad, que están llamados a liderar el futuro próximo del almacenamiento de energía. Da la oportunidad de enfrentar y comprender los problemas de procesabilidad, y por lo tanto, proporciona información para seguir ajustando los materiales mejorando su rendimiento, desarrollando la tecnología y reduciendo los riesgos tecnológicos, proporcionando así competitividad a las empresas.

La plataforma tiene la capacidad de escalar materiales desde gr hasta kg por lote, formulación de tintas con capacidad hasta 5 litros, recubrimiento de electrodos de doble cara en un sistema “roll to roll” en continuo o por patrones con anchura máxima de 225 mm, extrusión de membranas de electrolito sólido y ensamblado de celdas tipo “pouch” monocapa o multicapa tanto para electrolito líquido como sólido.

Las principales características de la plataforma son:

Área: 55m².
Punto de rocío controlado: - 60 grados C.
Temperatura controlada: 21 °C grados ± 1 °C.
Sala limpia ISO de clase 7.
Sobrepresión: 30 Pa.
Suelo conductivo.

Todos los parámetros están monitorizados mediante un sistema SCADA que controla desde el sistema de generación de aire, el flujo de aire, la recirculación, etc incluyendo todos los parámetros de la sala que garantizan un ambiente seguro y confortable para los investigadores.

CIC energiGUNE suele trabajar con una “celda” pouch con unas dimensiones de 41x60 mm, aunque, a demanda, se podrían adaptar los utillajes para fabricar celdas más grandes. Se pueden prototipar celdas “pouch” monocapa para obtener datos preliminares y para mayores capacidades, se fabricarían celdas “pouch” multicapa con un espesor máximo de 5mm.

El concepto de plataforma abierta, permite la cooperación con universidades, otros centros o empresas privadas, manteniendo la confidencialidad.

Instrumentación

MEZCLADOR PLANETARIO
Marca: PRIMIX [JAPÓN] Modelo: HIVIS DISPER MIX Modelo 3D-5

Uso: Preparación de las emulsiones de electrodos (ánodo y cátodo). Amplia variedad de usos, desde la mezcla de materiales de partículas de polvo seco hasta la mezcla de material de alta viscosidad.

Características principales:
- Capacidad máxima: 5 litros. ≈ 3 litros de tinta.
- Dos cuchillas entrelazadas que giran sobre su eje mientras orbita en el interior de la vasija.
- Disco de dispersión a alta velocidad durante el mezclado.
- Vacío hasta los 10 mbar
- Tanque intercambiable de acero inoxidable.
- opción de usar refrigeración.
- Display y registro: Tª, velocidad, vacío, tiempo, etc.
- Cubierta de polvo sellada con una ventana de inspección.
RECUBRIMIENTO
Equipo: Máquina de recubrimiento.

Uso: Deposición de la emulsión sobre el colector de corriente y secado de disolventes.

Características:
- Comma inverso
- Espesor de lámina Al ≈ 16μ~40μ Cu ≈ 10 ~20μ
- Ancho de la hoja: hasta 250 mm.
- Ancho de recubrimiento: hasta 225 mm.
- Control de bobinado y desbobinado.
- Control de espesor hasta un máximo de 300 μm. Precisión TIR=2μm.
- Recubrimientos en continuo o por patrones a una cara o a doble en dos pasadas
- Compatible con emulsiones orgánicas o en base a agua.
- Capacidad de emulsión: hasta 5 litros.
- Velocidad: 0,1 m/ min hasta 3 m/ min ±0,1 m/min.
- Control de alineación.
- 2 zonas de secado: 1.220 mm. con filtros MERV 14 ≈ HEPA 11.
- Tª ajustable: hasta 180ºC aislado con lana cerámica de 50 mm.
- Extracción de disolventes
CALANDRADO
Uso: Calandrar los electrodos revestidos

Características principales:
- Alimentación manual de lámina.
- ancho de sustrato ajustable: 50 mm-200 mm.
- Espesor: 10μm -300 μm ajuste manual con tornillos y pantalla digital.
- Precisión: ±1 μm.
- Velocidad de línea: 0,1-1 m/min.
- Superficie de rodillos: 0,01 μm [acabado en cromado duro + pulido espejo].
- Capacidad: 45 toneladas.
- Calefacción: Rt- 150 ºC ±1ºC
CORTE
Uso: Corte de electrodos con geometría final.

Características principales:
- Troquel independiente para el ánodo y el cátodo.
- Tamaño máximo: 100 mm x 100 m.
- Espesor: ajustable hasta 400 μm.
- Precisión en la geometría total: ±0,1 mm.
- Max burr: 1.5 μm.
APILADO DE ELECTRODOS
Equipo: Máquina apiladora de electrodos

Uso: Apilado de ánodos y cátodos en el número deseado de capas intercalando un separador en forma de zig-zag.

Características:
- Alineación mecánica de los electrodos.
  - Precisión: ±0,4 mm. Visión artificial ≈ 0,1 mm.
- Aspiración automática de los electrodos.
- Espesor del separador: 10~ 40 µm.
- Electrodos de 50 µm a 300 µm.
- Control de tensión de la bobina del separador.
- Control de posición del borde del separador.
- Servo actuadores.
SOLDADURA
Uso: Soldadura por ultrasonidos de las lengüetas de contacto a los electrodos

Características:
- Frecuencia ultrasónica hasta 20 KHz.
- Amplitud y potencia ajustables: 0 ~4.000 W.
- Control del pulso de tiempo: 0~ 10 seg.
- Compensación de fluctuación de red ± 10%.
- Ajuste micrometrico de tope .
- Ancho de la lengüetas: 6 - 30 mm.
- Recorte de lengüetas antes de soldar
SELLADO DE 3 LADOS
Uso: Sellado lateral y sellado de lengüetas de contacto.

Características:
- Presión de hasta 10 kg/cm²
- Temperatura: 230 ºC ±1ºC Calentamiento del cilindro de aire.
- Control por termopar.
- Control del pulso de tiempo: 0~ 20 seg.
- Espesor de sellado 250 µm ~ 400 µm.
- Ajuste micrometrico de tope
- Barras de perfil adapatadas.
- Corte manual del aluminio sobrante.
LLENADO DE ELECTROLITO Y SELLADO DE LA BOLSA
Uso: llenado de la bolsa con electrolito y sellado final.

Características:
- Capacidad de hasta 170 ml por inyección.
- Control volumétrico µl [0,5% de precisión] Bomba de Hibar.
- Almohadillas para apertura automática de la bolsa.
- Vacío hasta 5 mbar ±1 mbar.
- Mangueras y tanque compatibles con carbonatos orgánicos (PC, EC, DEC) y sales (LiPF6, LiClO4) y fácilmente intercambiables para evitar la contaminación.
- Extracción: bomba seco. hasta 35 m3/h.
- Unidad de sellado:
  - Tª :50- 220 ºC ±1ºC SELLADOR DE CALOR POR IMPULSO
  - hasta 10 kg/ cm2