Liitiumioonakude tootmist tuleb keskkonna seisukohast rangelt kontrollida, et tagada jõudlus, ohutus ja eluiga. Liitiumakude tootmiseks tuleb kasutada kuiva ruumi, et tagada akude tootmisel ülimadala õhuniiskusega keskkond, mis väldiks niiskuse saastumise ja defektide teket. Artiklis tutvustatakse liitiumakude kuiva ruumi seadmete, põhitehnoloogiate ja uuenduste vajalikkust akude tootmise efektiivsuse ja kvaliteedi parandamiseks.

Kuivruumide kasutamine liitiumakudes

Liitiumioonakud on vee suhtes väga tundlikud. Isegi väikese koguse vee sattumine reageerib elektrolüütidega ja põhjustab gaasi teket, mahtuvuse kadu ning näiteks paisumise või termilise läbimurde ohtu. Sellise ohu vältimiseks peab liitiumaku kuiva ruumi kastepunkt olema tavaliselt alla -40 °C (-40 °F) ja õhk väga kuiv.

Näiteks Tesla Gigafactories kasutavad elektroodide katmise ja elementide kokkupaneku ajal tipptasemel kuivruume, et hoida suhteline õhuniiskus alla 1%. Uuringute põhjal selgus, et akuelementide veesisaldus üle 50 ppm võib pärast 500 laadimistsüklit jõudlust 20% võrra vähendada. Seetõttu on energiatiheduse ja tsükli eluea osas kõrgeid eesmärke seadvatel tootjatel väärt investeering tipptasemel liitiumakude kuivruumi omamisse.

Suur liitiumakuga kuiva ruumi varustus

Suure tõhususega liitiumakude kuiva ruumi optimaalsete tingimuste tagamiseks on vaja mitmeid seadmeid:

1. Niiskuse eemaldamise süsteemid

Kõige levinum kasutusala on adsorptsioon-õhukuivati, kus vesi eemaldatakse selliste materjalide abil nagu molekulaarsõelad või silikageel.

Rootorrattaga õhukuivatid tagavad pideva kuivatamise, mille kastepunkt on kuni -60 °C (-76 °F).

2. Õhukäitlusseadmed (AHU-d)

Õhukäitlusseadmed reguleerivad temperatuuri ja õhuvoolu, et säilitada kuivas ruumis püsivad tingimused.

HEPA filtrid eemaldavad osakesed, mida saab kasutada akumaterjalide saastamiseks.

3. Niiskusbarjääri süsteemid

Kaheukselised õhulukud minimeerivad materjalide või töötajate sisenemise ajal sissetoodava niiskuse taset.

Kuivõhudušše kasutatakse operaatorite õhuniisutamiseks enne tundlikele aladele sisenemist.

4. Järelevalve- ja juhtimissüsteemid

Kastepunkti, niiskust ja temperatuuri jälgitakse pidevalt reaalajas ning stabiilsus saavutatakse automaatse kompenseerimise abil.

Andmete logimine tagab vastavuse tööstusstandarditele, näiteks ISO 14644 puhasruumide kohta.

Tööstushiiglased nagu Munters ja Bry-Air pakuvad eritellimusel valmistatud liitiumakudega kuivruumide seadmeid, mille niiskustaset saavad ettevõtted nagu CATL ja LG Energy Solutions rangelt kontrollida.

Täiustatud liitiumaku kuiva ruumi tehnoloogia

Liitiumakudega kuivade ruumide tehnoloogia uusimad arengud parandavad energiatõhusust, automatiseerimist ja skaleeritavust:

1. Soojuse taaskasutussüsteemid

Uued õhukuivatid taaskasutavad jääksoojust, et säästa energiat kuni 30%.

Näiteks mõned neist taaskasutavad kuivatussoojust õhu ettevalmistamiseks.

2. Tehisintellektil põhinev niiskuse reguleerimine

Masinõppe tarkvara ennustab niiskuse kõikumist ja käivitab eelnevalt õhukuivatuse tasemed.

Panasonic kasutab dünaamiliste kuivade ruumide tingimuste optimeerimiseks tehisintellektil põhinevaid süsteeme.

3. Modulaarsed kuiva ruumi kujundused

Eelmonteeritud kuivruumid hõlbustavad kiiret juurutamist ja skaleeritavust tootmisliini võimsuse järkjärguliseks suurendamiseks.

Tesla Berliini gigatehas kasutab akuelementide tootmise efektiivsuse optimeerimiseks modulaarseid kuivruume.

4. Madala kastepunktiga gaasidega puhastamine

Rakkude tihendamisel kasutatakse täiendavaks niiskuse eemaldamiseks lämmastiku või argooniga puhastamist.

Meetodit rakendatakse tahkisakude tootmisel, kus veetundlikkus on negatiivsem.

Kokkuvõte

Liitiumakude kuivruum on kvaliteetsete akude tootmise nurgakivi, kus kuiv ja kontrollitud keskkond tagab parima jõudluse ja ohutuse. Õhukäitlejad, õhukuivatid ja tõkked – kõik liitiumakude kuivruumi kriitilised seadmed – on kombineeritud ülimadala õhuniiskuse loomiseks. Teisest küljest on liitiumakude kuivruumide tehnoloogiline innovatsioon, näiteks tehisintellektil põhinev juhtimine ja soojustagastussüsteemid, viinud tööstuse skaleeritavuse ja tõhususe uutele kõrgustele.

Niikaua kui liitiumioonakude turg kasvab, peavad tootjad jätkama investeerimist kõige kaasaegsemasse kuivatusruumi tehnoloogiasse, kui nad tahavad äris püsida. Just ettevõtted, kes investeerivad kvaliteetsesse kuivatustehnoloogiasse, on ohutumate, pikema tsükliga ja suure mahutavusega akude tootmise esirinnas.

Liitiumaku kuiva ruumi tingimused paranevad, võimaldades tööstusharul pakendada rohkem energiat elektriautodesse, taastuvenergia süsteemidesse ja tarbeelektroonikasse – see on samm lähemale säästva energia tulevikule.