Pulizia con getto di neve nella produzione di batterie

Le superfici di contatto pulite sono essenziali per il collegamento elettrico tra le celle della batteria e il conduttore, in questo caso un Leadframe, per una elevata densità di energia e il funzionamento sicuro della batteria. Fonte immagine: Shutterstock/Sergii Chernov

Attraverso l'interazione di quattro meccanismi di pulizia, il getto quattroClean rimuove contaminazioni particellari fino all'intervallo submicrometrico e contaminazioni filmiche in modo sicuro e riproducibile. Fonte immagine: acp systems AG

Alla fiera parts2clean di quest'anno, acp systems AG (Halle 4, Stand B 04) presenta una soluzione di pulizia secca e sostenibile con la tecnologia di spruzzo di neve di QuattroClean, per vari compiti nella produzione di batterie agli ioni di litio e celle a combustibile. Il metodo, facile da integrare in ambienti di produzione automatizzati, è già impiegato in diverse applicazioni di serie, ad esempio per la pulizia delle sedi di assemblaggio prima del contatto delle celle della batteria.

Sia veicoli elettrici che accumuli di energia stazionari, la batteria agli ioni di litio rappresenta una parte significativa del valore aggiunto. La sua produzione comporta nuove e diverse sfide per la pulizia dei componenti.

Neve di CO2 – secca, efficace e a impatto climatico zero

Per questo motivo, acp systems AG presenta alla fiera parts2clean di quest'anno la tecnologia di spruzzo di neve di QuattroClean, facilmente integrabile nella produzione automatizzata di accumulatori e celle a combustibile, come soluzione di pulizia secca, efficace e relativamente economica. Permette di rimuovere contaminazioni particellari fino al livello submicrometrico e contaminazioni filmiche chimiche sia su tutta la superficie che parzialmente, in modo sicuro e riproducibile. Il mezzo di pulizia è anidride carbonica liquida, non corrosiva, derivata da processi chimici e dalla produzione di energia da biomassa, e quindi a impatto climatico zero.

Il metodo è già impiegato in diverse applicazioni nella produzione in serie di batterie agli ioni di litio. Tra queste, la pulizia delle superfici di contatto delle celle della batteria – celle prismatica, cilindrica (rotonda) o pouch – e i telai di collegamento o le superfici di bonding delle schede di circuito. Poiché anche minime contaminazioni sulle superfici di collegamento possono compromettere il contatto, è essenziale rimuovere in modo affidabile contaminazioni particellari e filmiche, rispettando requisiti di prestazioni e sicurezza.

Nel processo di produzione di celle a combustibile a idrogeno-aria-ossigeno, il metodo secco viene utilizzato anche per la pulizia di piastre bipolari in leghe di acciaio inossidabile dopo la lavorazione laser. In questa fase, residui di trucioli rimangono sulle superfici, riducendo l’efficienza e devono essere completamente rimossi. La pulizia a secco e senza residui di contaminazioni particellari e filmiche da processi preliminari come lo stampaggio rientra tra le applicazioni del metodo.

Il buon effetto di pulizia del sistema QuattroClean si basa sul design speciale dell’anello di tenuta a due componenti senza usura. Questo guida l’anidride carbonica liquida e, all’uscita, si espande in fini particelle di CO2. Queste vengono convogliate da un getto di aria compressa separato e accelerate a velocità supersonica. Quando il getto di pulizia ben focalizzato colpisce la superficie da pulire, i quattro meccanismi di azione (effetto termico, meccanico, solvente e di sublimazione) assicurano la rimozione affidabile delle contaminazioni. Le particelle vengono spinte via dalla superficie grazie alla forza aerodinamica dell’aria compressa e rimosse dal sistema di aspirazione integrato nel modulo di pulizia. Poiché il biossido di carbonio cristallino sublima durante la pulizia, sublimando completamente, le superfici/parti risultano asciutte e possono essere immediatamente inviate alla fase successiva della catena di produzione.

Integrabile in modo flessibile nella produzione

La scalabilità e il ridotto ingombro del sistema di pulizia QuattroClean permettono di integrarlo praticamente in ogni settore di una produzione automatizzata di batterie o celle a combustibile. La validazione e la pianificazione del processo vengono effettuate su misura per il cliente e l’applicazione, attraverso prove in laboratorio presso acp. Per garantire una stabilità di processo costante, un sistema di sensori monitora la consistenza del getto di ogni ugello. Viene inoltre controllato l’approvvigionamento di CO2 e aria compressa e la durata del getto. I valori rilevati vengono automaticamente memorizzati e possono essere trasmessi tramite interfacce standard a un sistema superiore per la raccolta di tutti i dati di produzione.