Limpieza con chorro de nieve en la producción de baterías

Los puntos de contacto limpios son cruciales en la conexión eléctrica de las celdas de la batería con el conductor, aquí un marco de conexión, para una alta densidad de energía y el funcionamiento seguro de la batería. Fuente de la imagen: Shutterstock/Sergii Chernov

Gracias a la interacción de cuatro mecanismos de limpieza, el chorro quattroClean elimina contaminaciones particuladas hasta el rango submicrométrico y contaminaciones en forma de película de manera segura y reproducible. Fuente de la imagen: acp systems AG

En la feria parts2clean de este año, acp systems AG (Halle 4, Stand B 04) presenta la tecnología de chorro de nieve quattroClean, una solución de limpieza seca y sostenible para diversas tareas en la producción de baterías de iones de litio y pilas de combustible. El método, que es fácil de integrar en entornos de fabricación automatizados, ya se utiliza en varias aplicaciones en serie, por ejemplo, para limpiar las superficies de contacto antes de la conexión de las celdas de la batería.

Ya sea un vehículo eléctrico o un almacenamiento de energía estacionario, la batería de iones de litio representa una parte importante del valor añadido. En su fabricación, surgen nuevas y diferentes tareas para la limpieza de componentes.

Nieve de CO2 – seca, efectiva y neutra en carbono

Para ello, acp systems AG presenta en la feria parts2clean de este año la tecnología de chorro de nieve quattroClean, que se puede integrar fácilmente en la fabricación automatizada de acumuladores y pilas de combustible, ofreciendo una solución de limpieza seca, efectiva y relativamente económica. Permite eliminar contaminaciones particuladas hasta en el rango submicrométrico y contaminaciones químico-films, tanto de forma global como parcial, de manera segura y reproducible en las superficies. El medio de limpieza es dióxido de carbono líquido, no corrosivo, que se produce en procesos químicos y en la generación de energía a partir de biomasa, por lo que es neutro en carbono.

El método ya se utiliza en varias aplicaciones en la producción en serie de baterías de iones de litio. Entre ellas, la limpieza de las superficies de contacto de las celdas de batería — prismáticas, cilíndricas (redondas) o pouch — y los marcos de plomo o las superficies de unión en las placas de circuito impreso. Dado que incluso las mínimas contaminaciones en las superficies de conexión pueden conducir a una conexión insuficiente, la eliminación confiable de contaminaciones particuladas y químico-films, bajo aspectos de rendimiento y seguridad, es imprescindible.

En la fabricación de pilas de combustible de hidrógeno y oxígeno del aire, también se emplea el método seco. Una aplicación es la limpieza de placas bipolares de aleaciones de acero inoxidable tras el mecanizado láser. En ellas, quedan rastros de viruta en las superficies, que afectan la eficiencia y deben eliminarse por completo. La limpieza seca y sin residuos de contaminaciones particuladas y químico-films en procesos previos, como el punzonado, también forma parte de las áreas de aplicación del método.

La buena capacidad de limpieza del sistema quattroClean se basa en el diseño especial de la boquilla de anillo de doble material, sin desgaste. A través de ella, se dirige el dióxido de carbono líquido, que al salir se relaja en finas partículas de CO2. Estas son agrupadas por una boquilla de aire comprimido separada y aceleradas a velocidades supersónicas. Cuando el potente chorro de limpieza enfocado impacta en la superficie a limpiar, los cuatro mecanismos de acción (efecto térmico, mecánico, de solvente y de sublimación) garantizan la eliminación confiable de las contaminaciones. Estas son expulsadas de la superficie por la fuerza aerodinámica del aire comprimido y transportadas fuera del módulo de limpieza mediante un sistema de aspiración integrado. Como el dióxido de carbono cristalino se sublima durante la limpieza, las superficies/partes quedan secas y pueden ser transferidas directamente a la siguiente etapa de la cadena de producción.

Integración flexible en la producción

La escalabilidad y el bajo espacio requerido del sistema de limpieza quattroClean permiten que pueda integrarse en casi cualquier área de una fabricación automatizada de baterías o pilas de combustible. La validación y el diseño del proceso se realizan de forma específica para cada cliente y aplicación mediante pruebas en el laboratorio de acp. Para mantener una alta estabilidad del proceso, un sistema de sensores supervisa la consistencia del chorro en cada boquilla. También se monitorean aspectos como el suministro de CO2 y aire comprimido, así como el tiempo de exposición del chorro. Los valores medidos se almacenan automáticamente y pueden transmitirse mediante interfaces habituales a un sistema superior para la recopilación de todos los datos de producción.