Nella produzione di batterie a nuova energia, la filtrazione della sospensione dell'elettrodo influisce direttamente sulla stabilità del rivestimento, sulla qualità dell'elettrodo, sul funzionamento dell'attrezzatura e sull'utilizzo del materiale. Anche piccoli agglomerati, particelle metalliche, sospensione essiccata o contaminanti estranei possono causare difetti di rivestimento, instabilità dell'alimentazione della sospensione, blocco del filtro e sprechi di materiale non necessari.

Un produttore di batterie stava riscontrando un'alimentazione instabile della sospensione durante il processo di rivestimento degli elettrodi. Il cliente aveva già installato attrezzature di filtrazione, ma si verificavano ancora frequenti fluttuazioni vicino alla macchina di rivestimento. La disposizione di filtrazione esistente non era in grado di bilanciare efficacemente la rimozione dei contaminanti, la stabilità del flusso e la durata del filtro.

Invece di raccomandare semplicemente una cartuccia filtrante più fine, Pullner ha esaminato la linea di produzione effettiva del cliente, il percorso di circolazione della sospensione, le posizioni di filtrazione, la disposizione delle attrezzature e i problemi operativi. Sulla base dell'analisi in loco, Pullner ha proposto una soluzione combinata di filtrazione e ottimizzazione della tubazione utilizzando una cartuccia filtrante a rete per la protezione a monte e tre filtri a capsula PRI a cartuccia singola installati in parallelo prima della macchina di rivestimento.

Il sistema ottimizzato ha aiutato il cliente a migliorare la stabilità del rivestimento, ridurre la perdita di sospensione, proteggere le attrezzature di produzione e abbassare il costo operativo complessivo della produzione di batterie.

Il cliente utilizzava una sospensione per elettrodi in un processo continuo di rivestimento di batterie. Durante la produzione, la sospensione doveva passare attraverso il sistema di alimentazione e filtrazione prima di entrare nella macchina di rivestimento.

Tuttavia, diversi problemi stavano influenzando il normale funzionamento:

• Flusso di sospensione instabile prima del processo di rivestimento

• Prestazioni di rivestimento non uniformi causate da contaminanti o agglomerati

• Rapido blocco dei filtri a valle

• Eccessiva fluttuazione di pressione nella linea di alimentazione della sospensione

• Frequenti arresti della linea per la sostituzione e la pulizia dei filtri

• Sospensione rimanente all'interno dei filtri e delle tubazioni durante la manutenzione

• Aumento dello spreco di materiali per batterie di alto valore

Il cliente inizialmente aveva considerato la sostituzione del filtro esistente con un prodotto di filtrazione più fine. Tuttavia, l'uso di un filtro solo più fine non avrebbe necessariamente risolto il problema. Se le particelle grandi e gli agglomerati non venivano rimossi in anticipo, il filtro finale poteva bloccarsi rapidamente, creando una pressione differenziale più elevata e rendendo l'alimentazione della sospensione ancora meno stabile.

Pullner ha quindi raccomandato di valutare l'intera linea di produzione piuttosto che concentrarsi solo su una cartuccia filtrante.

Il team tecnico di Pullner ha esaminato le sezioni di preparazione, trasferimento, pre-filtrazione, circolazione e rivestimento della sospensione del cliente.

L'analisi ha mostrato che la disposizione di filtrazione originale non forniva una protezione a stadi sufficiente. Contaminanti più grandi e agglomerati di sospensione entravano nella sezione di filtrazione a valle, aumentando il carico sui filtri installati vicino alla macchina di rivestimento.

Allo stesso tempo, la configurazione originale della tubazione non forniva una capacità di filtrazione sufficiente per un funzionamento continuo e stabile. Quando la resistenza del filtro a valle aumentava, la pressione e la portata della sospensione fluttuavano, il che influiva sulla consistenza della sospensione fornita alla macchina di rivestimento.

Il problema principale, quindi, non era causato da una singola cartuccia filtrante. Era il risultato combinato della posizione di filtrazione, della distribuzione dei contaminanti, dell'area di filtrazione disponibile, della disposizione della tubazione e del flusso operativo effettivo.

Sulla base di questi risultati, Pullner ha sviluppato una soluzione di filtrazione a due stadi insieme a una proposta di modifica della tubazione.

Il primo miglioramento è stato l'installazione di una cartuccia filtrante a rete a monte della sezione di pre-filtrazione esistente.

La cartuccia filtrante a rete è stata utilizzata per intercettare particelle più grandi, frammenti di sospensione essiccata, agglomerati e altri contaminanti grossolani prima che entrassero nel sistema di filtrazione a valle.

Rispetto all'uso diretto di una cartuccia filtrante fine in questa posizione, la cartuccia a rete ha offerto diversi vantaggi pratici:

• Elevata resistenza meccanica

• Bassa caduta di pressione iniziale

• Prestazioni stabili in condizioni di circolazione della sospensione

• Rimozione efficace di contaminanti più grandi

• Riduzione del carico di contaminanti sui filtri a valle

• Facile ispezione e pulizia quando necessario

• Maggiore durata per lo stadio di filtrazione finale

Questa protezione a monte ha impedito ai contaminanti grossolani di bloccare rapidamente i filtri vicino alla macchina di rivestimento. Ha anche contribuito a stabilizzare la pressione differenziale attraverso l'intero sistema di filtrazione.

Il grado di filtrazione e la struttura della cartuccia a rete sono stati selezionati in base alle caratteristiche della sospensione del cliente, alle condizioni dei contaminanti, ai requisiti di flusso e all'obiettivo di filtrazione a valle.

Il secondo miglioramento è stato apportato all'ingresso della macchina di rivestimento.

Pullner ha raccomandato l'installazione di tre filtri a capsula PRI a cartuccia singola in parallelo prima che la sospensione entrasse nella macchina di rivestimento. La configurazione parallela ha aumentato l'area di filtrazione disponibile e diviso il flusso totale della sospensione tra tre unità di filtrazione.

Rispetto a una singola linea di filtrazione, la disposizione parallela a tre filtri ha offerto diversi vantaggi:

• Minore carico di flusso su ciascun filtro individuale

• Ridotta caduta di pressione attraverso lo stadio di filtrazione

• Alimentazione della sospensione più stabile alla macchina di rivestimento

• Maggiore capacità totale di ritenzione dello sporco

• Maggiore durata del filtro

• Ridotta frequenza di interruzioni della produzione

• Manutenzione e sostituzione del filtro più semplici

• Maggiore flessibilità operativa

Il filtro a capsula PRI combina la cartuccia filtrante e l'alloggiamento in un'unità di filtrazione integrata. La sua struttura compatta aiuta a ridurre i complessi lavori di installazione e rende la sostituzione del filtro più conveniente.

Per le applicazioni di sospensione per batterie, la configurazione interna del filtro può essere personalizzata in base alla composizione della sospensione, al grado di filtrazione richiesto, alla viscosità, alla portata, alla pressione, alla temperatura e ai requisiti di compatibilità chimica.

Il design parallelo è stato particolarmente importante in questo progetto. Invece di forzare il flusso di produzione completo attraverso un filtro, la sospensione è stata distribuita attraverso tre unità di filtrazione PRI. Ciò ha ridotto la resistenza alla filtrazione di ciascun ramo e ha supportato un'alimentazione più stabile al processo di rivestimento.

La selezione del prodotto è stata solo una parte del progetto. Pullner ha anche assistito il cliente nell'ottimizzazione della tubazione di filtrazione.

La modifica si è concentrata sul miglioramento della distribuzione del flusso della sospensione, sulla riduzione delle aree di ritenzione non necessarie e sulla garanzia che i tre filtri paralleli operassero in condizioni bilanciate.

L'ottimizzazione ha incluso la revisione di:

• Posizioni di installazione del filtro

• Disposizione dei rami della tubazione

• Direzioni di ingresso e uscita

• Distribuzione del flusso tra i filtri paralleli

• Posizioni delle valvole

• Punti di monitoraggio della pressione

• Procedure di sostituzione del filtro

• Drenaggio e recupero della sospensione

• Accesso per pulizia e manutenzione

Una tubazione bilanciata era importante perché un sistema parallelo progettato in modo errato può causare una distribuzione non uniforme del flusso. Un filtro potrebbe trasportare un flusso maggiore rispetto agli altri, con conseguente blocco più rapido e pressione operativa instabile.

Pullner ha quindi considerato sia i prodotti di filtrazione che la disposizione effettiva della tubazione. Ciò ha permesso ai tre filtri a capsula PRI di funzionare come uno stadio di filtrazione coordinato anziché tre filtri indipendenti con carico non uniforme.

La linea modificata ha anche reso la manutenzione più conveniente e ridotto la quantità di sospensione rimanente all'interno del sistema di filtrazione durante la sostituzione del filtro.

Dopo l'installazione delpre-filtro a rete, dei trefiltri a capsula PRIparalleli e della disposizione ottimizzata della tubazione, il cliente ha effettuato test di produzione in condizioni operative reali.

Il sistema di filtrazione ha mostrato prestazioni di pressione e flusso più stabili. I contaminanti più grandi sono stati intercettati dal filtro a rete a monte, mentre i filtri a capsula PRI hanno fornito una filtrazione finale controllata prima della macchina di rivestimento.

Il cliente ha segnalato chiari miglioramenti nel processo di rivestimento:

• L'alimentazione della sospensione è diventata più stabile

• Le fluttuazioni del rivestimento sono state ridotte

• Il blocco del filtro si è verificato meno frequentemente

• Le interruzioni della produzione sono state ridotte

• Lo spreco di sospensione durante la manutenzione è diminuito

• Le attrezzature a valle hanno ricevuto una migliore protezione

• Il funzionamento della filtrazione è diventato più facile da gestire

La linea di filtrazione ottimizzata ha aiutato il cliente a ridurre la perdita di preziosa sospensione per batterie. Ha anche ridotto i costi indiretti associati a difetti di rivestimento, pulizia delle attrezzature, sostituzione dei filtri, tempi di inattività della produzione e materiali degli elettrodi scartati.

Soprattutto, il progetto ha migliorato la stabilità dell'intera linea di rivestimento anziché risolvere solo un problema temporaneo di filtrazione.

Il progetto ha avuto successo perché la soluzione si basava sul processo di produzione reale del cliente.

La filtrazione della sospensione per batterie non può essere determinata solo dal numero di modello di un filtro o da una valutazione nominale in micron. La viscosità della sospensione, il contenuto di solidi, la distribuzione delle particelle, le condizioni degli agglomerati, la portata, la pressione, la progettazione della tubazione, i requisiti di rivestimento e le procedure di pulizia possono tutti influire sulle prestazioni di filtrazione.

L'installazione di un filtro più fine senza analizzare queste condizioni può comportare un blocco rapido, un eccessivo calo di pressione, una breve durata e un'alimentazione instabile della sospensione.

In questo caso, Pullner ha utilizzato una strategia di filtrazione a stadi:

1. La cartuccia filtrante a rete ha rimosso i contaminanti più grandi prima della pre-filtrazione.

2. Tre filtri a capsula PRI in parallelo hanno fornito una filtrazione finale stabile prima del rivestimento.

3. La disposizione della tubazione è stata modificata per migliorare il bilanciamento del flusso e le condizioni di manutenzione.

La combinazione di prodotti di filtrazione e ottimizzazione ingegneristica ha permesso al cliente di ottenere un risultato più pratico e sostenibile.

Pullner fornisce prodotti di filtrazione personalizzati e supporto tecnico per i processi di produzione di batterie agli ioni di litio e a nuova energia, tra cui:

• Filtrazione della sospensione catodica

• Filtrazione della sospensione anodica

• Filtrazione della linea di rivestimento degli elettrodi

• Filtrazione per trasferimento e circolazione della sospensione

• Pre-filtrazione delle materie prime

• Filtrazione dell'elettrolita

• Filtrazione dei liquidi di processo

• Filtrazione dei liquidi di pulizia

Le soluzioni disponibili includono cartucce filtranti a rete, cartucce filtranti plissettate, filtri in acciaio inossidabile, filtri a capsula, alloggiamenti per filtri e sistemi di filtrazione paralleli personalizzati.

Pullner può valutare le proprietà della sospensione del cliente, il flusso operativo, il grado di filtrazione, la pressione, la temperatura, le attrezzature esistenti, le dimensioni della tubazione, lo spazio di installazione e i requisiti di sostituzione del filtro prima di raccomandare una soluzione adatta.

Invece di selezionare un filtro solo in base a un numero di modello, Pullner si concentra sull'intero processo di filtrazione. Possono anche essere organizzati test di campioni e convalide di piccoli lotti prima dell'uso in produzione su larga scala.

Per ulteriori informazioni sulla filtrazione della sospensione per batterie e sulle soluzioni di filtri a capsula PRI, visitare www.pullnerfilter.com.