Čištění sněhovým paprskem ve výrobě baterií

Čisté kontaktní body jsou při elektrickém spojení bateriových článků s odváděčem, zde Leadframe, rozhodující pro vysokou energetickou hustotu a bezpečnou funkci baterie. Zdroj obrázku: Shutterstock/Sergii Chernov

Díky spolupráci čtyř čistících mechanismů odstraňuje proud quattroClean částice nečistot až do submikrometrové oblasti a filmové kontaminace spolehlivě a reprodukovatelně. Zdroj obrázku: acp systems AG

Na letošní výstavě parts2clean představuje acp systems AG (Hala 4, stánek B 04) s technologií quattroClean pro suché a udržitelné čištění různé řešení pro čištění při výrobě lithium-iontových baterií a palivových článků. Tento postup, který je snadno integrován do automatizovaných výrobních prostředí, je již používán při různých sériových aplikacích, například při čištění spojovacích míst před kontaktováním bateriových článků.

Ať už jde o elektricky poháněné vozidlo nebo stacionární energetický sklad, na lithium-iontové akumulátory připadá významná část hodnoty. Při jejich výrobě vznikají pro čištění součástí různé nové a změněné úkoly.

CO2 sníh – suchý, efektivní a klimaticky neutrální

Na to představuje acp systems AG na letošní výstavě parts2clean s technologií quattroClean pro suché čištění pomocí sněhu, která je snadno integrována do automatizované výroby akumulátorů a palivových článků, řešení, jež je efektivní, relativně levné a šetrné k životnímu prostředí. Umožňuje úplné odstranění částicových nečistot až do submikrometrové velikosti a filmových chemických kontaminací jak plošně, tak i lokálně, bezpečně a reprodukovatelně. Čisticím médiem je tekutý, nekorozivní oxid uhličitý, který vzniká při chemických procesech a výrobě energie z biomasy, a je proto klimaticky neutrální.

Postup je již používán při různých aplikacích ve sériové výrobě lithium-iontových baterií. Patří sem čištění kontaktních ploch bateriových článků – prismatických, válcových (kulatých) nebo pouchových článků – a Leadframe nebo spojovacích ploch na tištěných spojích. Vzhledem k tomu, že i minimální nečistoty na spojovacích plochách mohou vést k nedostatečnému kontaktu, je spolehlivé odstranění částicových a filmových kontaminací z hlediska výkonu a bezpečnosti nezbytné.

Při výrobě vodíkových palivových článků vzduch-vodík se suchý postup rovněž používá. Jednou z aplikací je čištění bipolárních desek z nerezových slitin po laserovém zpracování. Na površích zůstávají stopy po zbytcích odhozu, které snižují účinnost, a proto je třeba je úplně odstranit. Suché a bez zbytků čištění částicových a filmových kontaminací z předchozích procesů, jako je stříhání, je rovněž jednou z oblastí použití tohoto postupu.

Dobrá čisticí účinnost systému quattroClean je založena na speciálním designu bezúdržbové dvousložkové kruhové trysky. Díky ní je tekutý oxid uhličitý veden a při výstupu uvolněn do jemných CO2 částic. Ty jsou shromažďovány pomocí samostatného tlakového vzduchového paprsku a urychlovány na rychlost přesahující rychlost zvuku. Při dopadu dobře zaostřeného čisticého paprsku na čištěný povrch zajišťují čtyři mechanismy účinku (termodynamický, mechanický, rozpouštědlový a sublimace) spolehlivé odstranění nečistot. Ty jsou aerodynamickou silou tlakového vzduchu odfouknuty od povrchu a odstraňovány integrovaným odsáváním z čisticího modulu. Vzhledem k tomu, že krystalický oxid uhličitý sublimuje během čištění a úplně sublimuje, jsou povrchy/díly suché a mohou být přímo předány dalšímu kroku výrobního řetězce.

Flexibilní integrace do výroby

Škálovatelnost a malá náročnost na prostor systému čištění quattroClean umožňují jeho integraci prakticky do jakékoli části automatizované výroby baterií nebo palivových článků. Validace a návrh procesu probíhají na míru zákazníkovi a aplikaci prostřednictvím zkoušek v technickém centru acp. Pro zajištění stálé vysoké stability procesu sleduje senzorový systém konzistenci paprsku u každé trysky. Rovněž je sledována dodávka CO2 a stlačeného vzduchu a doba trvání paprsku. Naměřené hodnoty jsou automaticky ukládány a mohou být prostřednictvím běžných rozhraní předávány nadřazenému systému pro sběr všech výrobních dat.