Решения для фильтрации жидкостей в производстве аккумуляторных батарей

В связи с быстрым развитием индустрии производства аккумуляторных батарей все более высокие требования предъявляются к чистоте жидкостей. Мельчайшие металлические частицы, пыль или влага могут повлиять на производительность и безопасность аккумуляторных батарей. Таким образом, фильтрация жидкости, необходимая для стабильности процесса, выхода продукта и безопасности, приобретает все большее значение. В этой статье рассматривается фильтрация жидкости при производстве и переработке аккумуляторных батарей, а также решения для подготовки материала элементов, нанесения покрытия на сепаратор, очистки и утилизации электролита.

1. Фильтрация жидкости в процессе предварительной обработки конструктивных элементов аккумуляторной батареи

При производстве аккумуляторных модулей и корпусов конструктивные элементы, такие как корпуса и лотки из алюминия и нержавеющей стали, подвергаются предварительной обработке — обезжириванию, промывке, кондиционированию поверхности, фосфатированию/пассивации и электрофоретическому покрытию - для удаления масла и обеспечения адгезии покрытия. Системы жидкостной фильтрации обеспечивают циркуляцию и очистку химикатов и моющих растворов, удаляя металлический мусор, нерастворимые частицы и продукты коррозии из трубопроводов. Это предотвращает засорение или повреждение оборудования, такого как системы распыления и нагреватели, продлевая срок их службы и обеспечивая эффективную очистку.

Обычно используемое оборудование включает Корпуса рукавных и картриджных фильтров SS, как правило, фильтруют 5-50 мкм. Материал корпуса влияет на стабильность и срок службы оборудования. Нержавеющая сталь 316/316L, являющаяся отраслевым стандартом, обеспечивает отличную устойчивость к коррозии и давлению. Точное литье и полировка обеспечивают надежную герметизацию и стабильное давление, обеспечивая эффективную и непрерывную очистку жидкости в резервуаре.

Эффективность фильтрации в основном зависит от выбора материала гофрированного фильтрующего картриджа; высокая грязеудерживающая способность необходима для продления срока службы фильтра и снижения эксплуатационных расходов. Гофрированный фильтрующий картридж из полипропилена: Справляется с большинством кислот и щелочей комнатной температуры; экономичен. Фильтрующий элемент с гофрированной мембраной из ПТФЭ: Устойчив к сильным кислотам, щелочам и органическим растворителям; идеально подходит для агрессивных сред. Фильтрующий элемент с гофрированной мембраной из ПВДФ: Обладает высокой термостойкостью и химической стойкостью; подходит для работы в суровых условиях. В некоторых системах также используются фильтры автоматической обратной промывки для очистки циркулирующей воды или чистящих жидкостей, что обеспечивает непрерывность производства и сокращает время технического обслуживания.

Таким образом, фильтрация жидкости в процессе предварительной обработки зависит не только от прочного корпуса из нержавеющей стали, но и от оптимального выбора фильтрующего материала. Только правильные материалы могут обеспечить эффективную фильтрацию, стабилизировать производственный процесс и улучшить качество пленки электрофоретической краски.

2. Жидкостная фильтрация при нанесении покрытий и очистке сточных вод

При нанесении напыления на аккумуляторные модули жидкой краской образуются сточные воды, содержащие частицы красочного тумана. Обычно их предварительно обрабатывают в камере с водяной завесой, а затем глубоко очищают с помощью рукавных фильтров в многоступенчатых системах фильтрации - важный шаг для соблюдения экологических требований. Рукавные фильтры для жидкости, изготовленные из полиэстера (ПЭТ), нейлона или полипропилена (ПП), обеспечивают коррозионную стойкость, высокую прочность и точность фильтрации 1-10 мкм. Многоступенчатая фильтрация снижает общее содержание взвешенных веществ (TSS), повышает биохимическую эффективность мембран и эффективность MBR, сокращает расходы на техническое обслуживание и позволяет повторно использовать сточные воды, что способствует энергосбережению, защите окружающей среды и чистому производству.

3. Фильтрация жидкости при приготовлении материала для батарей

1) Фильтрация суспензии положительных и отрицательных электродов

Суспензии для положительных и отрицательных электродов состоят из активных материалов, проводящих агентов, связующих и растворителей (таких как вода или NMP). Они обладают высокой вязкостью и высоким содержанием твердых частиц. Перед нанесением покрытия их необходимо тщательно отфильтровать, чтобы удалить нерассеянные частицы токопроводящего вещества/связующего, посторонние вещества из окружающей среды и частицы геля. Это обеспечивает равномерное покрытие электродов и предотвращает проникновение крупных частиц в сепаратор во время намотки или ламинирования, что может привести к короткому замыканию.

A. Фильтрация грубой очистки: 50-100 мкм, можно использовать рукавный фильтр с несколькими корпусами. Назначение: Удаляет скопления крупных частиц и гели, защищает фильтрующий элемент тонкой очистки и обеспечивает стабильный поток суспензии.Преимущества: Высокая скорость потока, высокая грязеудерживающая способность, химическая стойкость и снижение затрат на замену и время простоя.

B. Тонкая фильтрация: 5-15 мкм, большой размер, можно использовать гофрированный корпус фильтра с высокой пропускной способностью. Назначение: Удерживает мелкие частицы, обеспечивая равномерное нанесение покрытия на электрод, уменьшая дефекты покрытия, а также повышая прочность и безопасность аккумуляторных элементов. Преимущества: Высокая точность, высокая грязеудерживающая способность, многослойная гофрированная конструкция, химическая стойкость и высокий перепад давления, а также надежная герметизация. Двухступенчатая фильтрация очищает суспензию от крупных частиц до мелких, повышая качество покрытия, безопасность батареи и эффективность производства. 

2) Фильтрация электролита

Электролит - основная электрохимическая среда аккумуляторных батарей (например, LiPF? растворенный в карбонате), очень чувствителен к влаге и частицам (особенно ионам металлов). Его чистота напрямую влияет на срок службы батареи, скорость саморазряда и безопасность. Тонкость фильтрации составляет 0,1-0,45 мкм (или даже ниже), или используются обычные фильтрующие материалы: гофрированные фильтрующие элементы из PTFE, PVDF и PES (поверхностная мембранная фильтрация). Требования к системе: Весь процесс фильтрации и перекачки должен осуществляться в сухом, герметичном помещении (например, заполненном аргоном). В корпусах фильтров и фильтрующих элементах следует использовать конструкции с низким содержанием экстрагируемых веществ и ионов металлов (например, пассивированную нержавеющую сталь 316L) для предотвращения вторичного загрязнения.В отличие от традиционных иглопробивных войлочных фильтровальных мешков, высокоточные гофрированные мембранные фильтрующие элементы обеспечивают абсолютную фильтрацию и являются лучшим выбором для очистки электролита, обеспечивая чистоту электролита и стабильную работу аккумулятора.

3) Фильтрация жидкости с мембранным покрытием

Керамические или PVDF-покрытия, нанесенные на поверхность мембраны, могут значительно повысить термическую стабильность и безопасность батареи. Жидкость для нанесения покрытия должна быть отфильтрована с чрезвычайно высокой точностью, чтобы удалить все частицы геля и примеси, обеспечивая равномерное, бездефектное покрытие. Точность фильтрации составляет 0,1-1 мкм; распространенными фильтрующими материалами являются высокоточные полимерные гофрированные фильтры высокой чистоты (такие как нейлон, PES, PVDF) или сверхчистые керамические мембранные фильтры. А металлические спеченные фильтры редко используются в этом процессе из-за возможности выделения ионов. Точная фильтрация имеет решающее значение для обеспечения качества покрытия мембраны и сохранности батареи.

4. Жидкостная фильтрация при переработке аккумуляторных батарей

При мокрой переработке отработанных аккумуляторных батарей фильтрация имеет решающее значение для разделения твердых и жидких компонентов и очистки растворов, что напрямую влияет на извлечение металла и чистоту продукта.

1) Отделение остатков выщелачивания

Измельченные материалы для батарей выщелачиваются кислотными или щелочными растворами, образуя суспензию с нерастворенными примесями. Пластинчато-рамные фильтр-прессы и ленточные фильтры обычно используются для крупномасштабного и высокоэффективного разделения твердых и жидких сред, получения раствора, богатого ионами металлов, таких как кобальт, никель и литий.

2) Очистка раствора

Во время экстракции, осаждения и кристаллизации рукавные или картриджные фильтры обеспечивают предварительную фильтрацию для защиты прецизионного оборудования. При использовании высокочистых солей лития (например, карбоната и гидроксида лития) керамические мембраны для микрофильтрации (MF) или ультрафильтрации (UF) удаляют субмикронные коллоиды и органические вещества, повышая качество продукции, ценность вторичной переработки и защищая окружающую среду.

Вывод

Жидкостная фильтрация необходима при производстве и переработке аккумуляторных батарей — от предварительной обработки компонентов до получения электродного раствора, электролита и жидкостей для нанесения покрытий на сепараторы и, наконец, для восстановления ресурсов. Правильная конструкция фильтрации и высококачественное оборудование обеспечивают производительность, безопасность и стабильность работы аккумулятора при одновременном снижении затрат и повышении экологических преимуществ.