Wir liefern komplett automatisierte Geräte- und Anlagensysteme für Rein- und Trockenraumanwendungen, die regeltechnisch perfekt aufeinander abgestimmt sind.
Innovatives Luftmanagement: Die Zukunft der Batteriezellenfertigung
Die Batteriezellenfertigung benötigt reine und extrem trockene Luft, um feuchteempfindliche Materialien wie z.B. Nickel und Lithium zu leistungsstarken, langlebigen Batteriezellen zu verarbeiten. Die trockene Umgebungsluft wurde bisher in großen Rein- und Trockenräumen mit entsprechend großen Luftmengen bereitgestellt. Dieser äußerst energieintensive Prozess benötigt bis zu 50% des gesamten Energiebedarfs der Batteriezellenfertigung.
Weiss Klimatechnik geht im Rahmen des QueEn Projektes einen völlig neuen Weg, um die Batteriezellenfertigung effizienter zu machen, Kosten zu senken und die Produktqualität zu sichern: innovatives Luftmanagement in Mini-Environments.
Trockene Luft mit extrem tiefen Taupunkten
Die geforderte trockene Luft für die Batteriezellenfertigung hat extrem tiefe Taupunkte von aktuell -40 °C. Neue Materialien für Kathoden und Elektrolyt sind noch feuchteempfindlicher und fordern Taupunkte bis -60 °C und tiefer. Damit steigt der bereits jetzt hohe Energiebedarf für die Lufttrocknung weiter.
Personal schützen, Kontamination vermeiden
Die trockene Luft in den Rein- und Trockenräumen ist eine hohe körperliche Belastung für das Bedienpersonal. Gleichzeitig gehören Bediener zu den größten Kontaminationsquellen. Sie tragen Partikel und eine Feuchtelast von 90 bis 120 g/h je nach Aktivität in den Prozess ein.
Prozesse sicher kontrollieren
Die hochpräzise Überwachung von Temperatur, Feuchte, Partikelgröße und -anzahl ist unerlässlich, um die optimale Funktionalität von Batteriezellen sicherzustellen. Immer höhere Anforderungen an Produktqualität und Lebensdauer erhöhen auch die Anforderungen an die Luftregulierung und Prozesssicherheit.
Wirtschaftlichkeit langfristig sichern
Hersteller von Batteriezellen müssen handeln: Der derzeitige energieintensive Herstellungsprozess ist nicht wirtschaftlich und stellt Industriestandorte in Deutschland und Europa vor enorme Herausforderungen. Die deutliche Senkung der Energiekosten für die Lufttrocknung ist eine sehr gute Möglichkeit, um die Wirtschaftlichkeit nachhaltig zu steigern.
- Hersteller von Batteriezellen
- Hersteller von Prozessanlagen
- Forschungsinstitute und Labore
- Automobilhersteller und Zulieferbetriebe
Mini-Environments ersetzen große Trockenräume
Prozessnahe Mini-Environments mit innovativem Luftmanagement sind die Top-Innovation für die Batteriezellenfertigung. Als Einkapselungen der Produktionsumgebung schaffen sie kompakte, geschlossene und begrenzte Bereiche für kritische Prozesse. Sie ermöglichen, Luft im geforderten Trockenheits- und Reinheitsgrad bereitzustellen und exakt zu steuern. In der umgebenden Produktionshalle reichen dann moderate klimatische Bedingungen für sichere Fertigungsprozesse aus.
So profitieren Sie von Mini-Environments mit innovativem Luftmanagement
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Bis zu 80 % weniger Energieverbrauch und -kosten
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Reduzierter CO2 Footprint
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Exakte Taupunktregelung am Point-of-Use
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Höhere Produktqualität dank stabiler Taupunktbedingungen
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Kein Feuchtigkeitseintrag durch Personal
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Optimierter Schutz von Personal, Produkt und Prozess
Deep Dive zu Mini-Environments von Weiss Klimatechnik
Grüne Kurve I Partialdampfdruck
Blaue Balken I Werte für den Wassergehalt pro Kilogramm trockene Luft
Bei 20°C Umgebungstemperatur und einem Taupunkt von 17 °C entspricht dies einem Partialdampfdruck von 17 hPa. Der Wassergehalt liegt bei 12 g/kg trockener Luft.
Der Taupunkt beschreibt den Punkt an dem die Feuchtigkeit in der Luft kondensiert
Bei 20°C Umgebungstemperatur und einem Taupunkt von -60 °C entspricht dies einem Partialdampfdruck von 0,011 hPa. Der Wassergehalt liegt nur noch bei 0,007 g/kg trockener Luft.
Innovatives Luftmanagement sichert konstante Klimaparameter
Entscheidend für eine sichere gleichbleibende Prozessqualität in der Batteriezellenfertigung ist die Einhaltung der Klimaparameter. Dabei ist trockene Luft als Führungsgröße von besonderer Bedeutung. Sie wird über einen stabilen und konstanten Taupunkt erreicht, den wir mit unserem innovativem Luftmanagement sicherstellen.
Es ist zu beachten, dass der Wassergehalt in der Luft bei einem Taupunkt von -60 °C rund 1.700 mal kleiner ist, als bei einem Taupunkt von 17 °C. Auch der Partialdampfdruck ist dann deutlich niedriger, was die Kontrolle des Prozesses erschwert. Eine energetische und kostenseitige Herausforderung ist auch der Zuluftvolumenstrom, der mit sinkendem Taupunkt exponentiell zunimmt. Diese komplexen Anforderungen meistern wir mit neuen Ansätzen beim Anlagendesign, bei Materialauswahl, Sensorik, Steuerungs- und Regelungstechnik.
Adsorptionstrocknung sichert extrem tiefe Taupunkte
Für die extrem tiefen Taupunkte, die bei der Batteriezellenfertigung benötigt werden, reicht die herkömmliche Nassentfeuchtung (Kondensation) nicht aus. Wir erreichen die erforderlichen Taupunkte mit speziell entwickelten Adsorptionstrocknern.
Dabei wird Wasser chemisch an ein stark hygroskopisches Trockenmaterial, meist Silicagel, gebunden. Der zu trocknende Luftstrom strömt durch große poröse Oberfläche aus diesem Trockenmaterial und wird auf die erforderliche Taupunkttemperatur entfeuchtet. Im Gegenstrom wird die absorbierte Feuchte mittels heißer Regenerationsluft ausgetrieben. Damit lässt sich ein kontinuierlicher Entfeuchtungsprozess mit Taupunkttemperaturen bis -70 °C und tiefer realisieren und sicher beherrschen.
Energieeffizient, wirtschaftlich, nachhaltig
Interesse an einer Mini-Environment-Lösung für Ihre Batteriezellenfertigung?
Unsere innovativen Mini-Environments haben im Proof-of-Concept bewiesen, dass sie technisch sicher funktionieren. Gerne beraten unsere Expertinnen und Experten Sie über eine maßgeschneiderte Lösung für Ihre Fertigung oder die Möglichkeit, eine Forschungs- oder Pilotanlage für Sie zu realisieren.
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Was sind Mini-Environments in der Batteriezellfertigung?
Warum sind Mini-Environments so wichtig für die Batteriezellenfertigung?
Welche Vorteile bieten Mini-Environments?
Was ist der Unterschied zwischen Mini-Environments und Micro-Environments?
Welche Rolle spielt das Luftmanagement für die Qualität von Batteriezellen?
Welche Aufgabe hat Weiss Klimatechnik im QueEn-Projekt?
Was ist die größte Herausforderung bei der Entwicklung industrietauglicher Mini-Environments?
Können Mini-Environments in bestehende Produktionslinien integriert werden (Retrofit)?