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Optimiser les pompes doseuses matières premières pour batteries lithium-ion

Des systèmes oxydiques ternaires à teneur en lithium assurent aux batteries haute performance lithium une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et un grand nombre de cycles de charge. Des systèmes de dosage garantissent la qualité des produits précurseurs nécessaires lors de la production.

Un dosage exact est requis

L’Empire du Milieu fait d’importants investissements dans les véhicules électriques. Pour atteindre son objectif qui est le leadership mondial dans le domaine de l’électromobilité, la Chine élargit sa capacité de production de batteries. Des accumulateurs d’énergie à haute densité énergétique et stabilité de cycles caractérisent la demande. Au nombre des matériaux de stockage pour batteries les plus importants qui satisfont ces exigences figurent les oxydes de lithium, nickel, manganèse, cobalt, en abrégé NCM. Divers fabricants chinois se sont spécialisés dans la production des précurseurs ternaires nécessaires à cette fin. Leur taille de particules, leur répartition dimensionnelle, leur taux de pureté et beaucoup d'autres choses déterminent de manière décisive les propriétés des produits finaux frittés des cathodes. Des pompes doseuses et des systèmes de dosage précis doivent répondre aux hautes exigences de qualité de la production complexe des précurseurs ternaires.

Données de référence

  • Consommation mondiale annuelle en matériaux de cathode nettement supérieure à 200.000 tonnes.
  • Les précurseurs influent à environ 60% sur les propriétés des cathodes exigées pour les batteries lithium-ion.
  • Hautes exigences de qualité posées à la production de précurseurs de matériaux pour cathodes

Dosage précis de métaux liquides

Pour la production de précurseurs ternaires, divers réactifs sont mélangés au cours de différents processus de production. Des concentrations prédéfinies avec exactitude influent de manière déterminante sur la qualité finale du produit. Des pompes doseuses high end intelligentes de ProMinent répondent à ces exigences de manière précise et reproductible. Les pompes doseuses à membrane à moteur électromagnétique gamma/ x, les pompes doseuses à membrane à moteur Sigma, les pompes doseuses à membrane hydrauliques Hydro et également les pompes péristaltiques garantissent le dosage précis de toutes les substances nécessaires.

En quelque 15 étapes de process, les pompes doseuses associées à des sondes et commandées via le système de commande assurent la quantité voulue au bon moment. Elles dosent par exemple les mélanges de métaux liquides contenant un pourcentage de nickel, de cobalt et de manganèse pour obtenir une solution présentant une concentration ionique totale NCM exactement définie. L’ajout exact de solutions de NAOH et d’ammoniac garantit une précipitation stable ainsi qu’une valeur pH constante.

Au bout d’un processus d’environ 24 heures se forment des particules de produit de l’ordre du µm. Elles sont sédimentées, séchées à une température s’élevant jusqu’à 150 ℃ et peuvent être prélevées comme précurseur ternaire au bout d’environ 15 à 20 heures.

Plus de 300 pompes doseuses, sondes et controller de ProMinent sont déjà utilisés par divers fabricants chinois. A juste titre : ils garantissent une grande sécurité de process et assurent grâce à leur précision la qualité de produit requise des précurseurs pour des matières premières ternaires de cathode.

Les produits ProMinent assurent de manière fiable les propriétés de matériaux requises telles que la forme, le taux de pureté, la masse volumique, la taille des particules ou la surface spécifique des précurseurs ternaires. Ce sont entre autres les sondes DULCOTEST, les instruments de mesure et de régulation diaLog DACa, les pompes doseuses électromagnétiques à membrane gamma/ X, les pompes doseuses à membrane à moteur Sigma et les pompes doseuses à membrane hydrauliques Hydro ainsi que les pompes péristaltiques. La pompe gamma/ X est utilisée dans des applications de laboratoire et les pompes Sigma et Hydro sont utilisées dans la production de nombre de pièces élevé. Les pompes péristaltiques sont utilisées aussi bien au laboratoire que dans la production.

Les pompes sont équipées de fonctions de sécurité et de surveillance. Il s’agit entre autres d’une surveillance du débit et d’une signalisation de rupture de membrane. Pour assurer un bon fonctionnement, des soupapes de contre-pression et de sécurité, des amortisseurs de pulsation ainsi que des débitmètres électromagnétiques et des sondes sont intégrés au système de dosage. Des paramètres comme le débit mesuré ou les valeurs pH des sondes DULCOTEST servent à un système de guidage numérique pour le contrôle et la commande. Pour les variables de référence existantes, la puissance de dosage de chaque pompe doseuse est adaptée de manière correspondante via un régulateur PID.

  • Dosage fiable et précis de la solution NaOH, ammoniac et NCM
  • Régulation PID de la puissance de dosage
  • Mesure du pH précise et commande via le système de guidage

Produits utilisés

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Julien Cauvy

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