Secado al vacío en la producción de baterías
Soluciones fiables para una movilidad eléctrica eficiente
Entrevista con la experta
Katharina Mayer
Application Manager E-Mobility
¿Qué ventajas ofrece la tecnología de vacío en los procesos de secado?
La reducción de la presión atmosférica también disminuye el punto de ebullición de las mezclas líquidas según la curva presión-temperatura de vapor. A continuación, se vaporizan a temperaturas significativamente más bajas y pueden extraerse activamente de un recipiente. Por tanto, los productos sensibles no necesitan calentarse tanto en el vacío para conseguir el mismo rendimiento de secado. Se eliminan todas las inclusiones de aire y vapor en el producto y se evita de forma fiable la recondensación después del proceso de secado. Esto hace que el secado al vacío sea la solución perfecta cuando es necesario eliminar la humedad de materiales delicados de forma cuidadosa, fiable y sin dejar residuos.
¿Cómo puede utilizarse el secado al vacío en la fabricación de baterías?
El secado al vacío es el último paso en la fabricación de electrodos. Para que las baterías ofrezcan posteriormente el rendimiento y la durabilidad requeridos, las bobinas recubiertas deben secarse de la mejor manera posible. Para ello, se eliminan hasta los más mínimos residuos de humedad y disolventes. Los secadores de vacío con igualación de temperatura por recirculación de aire realizan este proceso con especial eficacia. Tras el secado completo, las bobinas pasan a la fase de montaje de celdas, donde se siguen procesando en condiciones controladas de sala seca, por ejemplo, punto de condensación -60 °C.
¿Cómo optimiza el secado al vacío la fabricación de baterías de iones de litio?
Actualmente no existen procesos estándar establecidos o normalizados para el secado al vacío en la producción de baterías. Por ello, es emocionante participar en investigaciones sobre la fabricación y ayudar a desarrollar estos estándares. Lo hacemos con nuestras soluciones de secado al vacío personalizadas y con procesos optimizados para una producción de baterías eficiente y segura, que integramos en la línea de producción según sea necesario. Dado que en la fabricación de electrodos se utilizan disolventes inflamables, la seguridad del proceso es un aspecto especialmente importante. Para garantizarlo, utilizamos nuestra profunda experiencia en tecnología térmica.
Batería de estado sólido: tecnología de acumulador con retos en la producción
Las baterías de estado sólido son una tecnología de futuro. En comparación con las baterías convencionales de iones de litio, ofrecen muchas ventajas. Permiten mayores autonomías y tiempos de carga más rápidos para vehículos eléctricos, lo que las hace muy atractivas, sobre todo, a los ojos de la industria automovilística. Otra ventaja clave es su mayor seguridad: las baterías de estado sólido (BES) utilizan electrolitos sólidos no inflamables que reducen considerablemente el riesgo de incendios y explosiones y cumplen así las estrictas normas de seguridad de los vehículos eléctricos.
Heat Technology, en colaboración con otros actores de la industria, ha participado en un estudio colaborativo que aborda los retos de la producción de baterías de estado sólido. Bajo la dirección de la PEM de la Universidad RWTH de Aquisgrán, se analizaron en talleres los desafíos de las diversas tecnologías asociadas a las baterías de estado sólido.
Los avances recientes destacan tres tecnologías prometedoras para las BES: BES a base de polímero, de sulfuro y de óxido. Cada una de estas tecnologías tiene sus propias ventajas y desventajas.
Las BES basadas en polímero ya se utilizan en autobuses comerciales. Sin embargo, aún existen limitaciones en cuanto a la capacidad energética y la vida útil, lo que actualmente limita su uso en automóviles. El primer uso comercial de las BES de polímero evidencia claramente su potencial para una adopción más amplia, siempre que se realicen avances adicionales para satisfacer los requisitos de los coches de pasajeros
Las BES basadas en sulfuro poseen propiedades prometedoras, pero enfrentan retos en la producción en masa. Los costes elevados y las problemas de control de calidad, especialmente en los electrolitos, complican su uso a gran escala
Las BES basadas en óxido tienen un potencial similar / comparativamente alto, pero también se enfrentan a los retos de unos elevados costes de producción y problemas de calidad.
La producción de BES abarca varios pasos complejos que varían en función de la tecnología del electrolito. En el estudio se abordó como se concretan dichos pasos. Para las BES de polímero, las BES de sulfuro y las BES de óxido deben desarrollarse y optimizarse procesos de producción específicos para maximizar la eficiencia y la calidad. Esto abarca la síntesis y el procesamiento de los electrolitos sólidos, la integración de los electrodos y el ensamblaje de las celdas de la batería.
El estudio colaborativo de la PEM de la Universidad RWTH de Aquisgrán revela que las baterías de estado sólido representan un gran potencial para el futuro de la movilidad eléctrica. Pese a los retos existentes en la producción, especialmente en cuanto a los costes y el control de calidad, los avances son muy prometedores. Con desarrollos y optimizaciones sucesivas, las BES podrían desempeñar pronto un papel clave en la industria del automóvil y llevar la movilidad eléctrica a un nuevo nivel.
Fabricación innovadora de celdas de baterías
Weiss Technik Heat Technology suministra un sistema de secado de vacío para el centro Fraunhofer de investigación para la producción de celdas de baterías FFB
El cambio climático progresivo y el agotamiento de los combustibles fósiles están aumentando la demanda de fuentes de energía alternativas para vehículos eléctricos, sistemas fotovoltaicos y otras aplicaciones privadas y comerciales. Esto está convirtiendo a la producción de baterías en una tecnología clave para la transición energética y de movilidad.
La fabricación ecológica y económica de baterías a gran escala sigue desarrollándose en Alemania. Para investigar cómo se puede optimizar la fabricación de baterías de iones de litio, la sociedad Fraunhofer junto con sus socios de emplazamiento están creando el centro Fraunhofer de investigación para la producción de celdas de baterías FFB (Fraunhofer FFB) en Münster. La experiencia adquirida con esta investigación de producción debería permitir a las empresas perfeccionar sus propias tecnologías de producción con mayor rapidez y eficacia.
Las baterías de iones de litio y otros sistemas sostenibles de almacenamiento de energía son muy sensibles a la temperatura durante su producción. Por eso no solo se producen en cámaras secas, sino que también se secan en secadores de vacío. Esto minimiza la humedad residual y garantiza la calidad y fiabilidad del producto. Nuestra área de negocio Heat Technology ganó un concurso internacional y está desarrolla y suministra actualmente el correspondiente sistema de secado al vacío con tratamiento del aire de escape para el secado posterior de bobinas de electrodos para la fase de ampliación Gigafab de FFB Fab en Münster.
Secado seguro y más rápido
Optimización de tiempos de proceso
En la fabricación industrial de baterías, importan mucho unos tiempos de proceso cortos. Para deshumidificar electrodos de baterías, sensibles a la temperatura, con la mayor rapidez posible y, al mismo tiempo, de forma completa y segura, recomendamos sistemas de secado híbridos especialmente cuidadosos con igualación de temperatura mediante recirculación de aire. El rápido proceso con un breve tiempo de calentamiento consigue unos resultados de secado óptimos y elimina las bolsas de aire en los electrodos. Esto es crucial para el rendimiento de las baterías.
Integración flexible en la investigación y la producción
Hornos discontinuos y continuos personalizados
En función de la aplicación y el proceso, desarrollamos soluciones de secado al vacío que se adaptan perfectamente a la línea de producción de baterías: hornos discontinuos personalizados con portabobinas a medida u hornos continuos integrados en líneas de producción para altas capacidades de producción. Nuestros secadores de vacío son aptos tanto para proyectos de investigación como para la producción industrial de baterías.
Todo siempre bajo control
Calidad segura gracias a unas condiciones de fabricación constantes
Para garantizar la alta calidad de las baterías, todo el proceso de producción debe realizarse en condiciones ambientales controladas y secas. Un aspecto crucial a este respecto es la conexión entre las distintas fases de producción. Los secadores de vacío pueden utilizarse como esclusa para los electrodos entre las distintas cámaras secas. El paso de las bobinas a través de la esclusa garantiza que no se interrumpan los bajos puntos de condensación que van de -40 a -60 ºC.
Todo de un único proveedor
Soluciones para la fabricación de baterías de iones de litio
Como parte del Grupo Schunk, ofrecemos experiencia, conocimientos y una amplia gama de soluciones para la producción de baterías de iones de litio. Entre ellas están las innovadoras y flexibles soluciones de soldadura por ultrasonidos de Schunk Sonosystems, los secadores de adsorción de Weiss Klimatechnik para puntos de condensación bajos y fiables y una amplia gama de soluciones de simulación ambiental para el ensayo de baterías en condiciones muy diversas.