Sneeuwstraalreiniging in de batterijproductie

Schone contactpunten zijn cruciaal voor een hoge energiedichtheid en de veilige werking van de batterij bij de elektrische verbinding van de batterijcellen met de afleider, hier een Leadframe. Beeldbron: Shutterstock/Sergii Chernov

Door de samenwerking van vier reinigingsmechanismen verwijdert de quattroClean-straal deeltjesverontreinigingen tot in het submicrometerbereik en filmcontaminaties op een procesveilige en reproduceerbare manier. Beeldbron: acp systems AG

Op de this year's parts2clean presenteert de acp systems AG (Halle 4, Stand B 04) met de quattroClean-sneeuwstraaltechnologie een droge en duurzame reinigingsoplossing voor verschillende taken in de productie van lithium-ionbatterijen en brandstofcellen. De methode, die eenvoudig te integreren is in geautomatiseerde productieomgevingen, wordt al toegepast bij diverse serieproducten, bijvoorbeeld voor het reinigen van de bevestigingsplaatsen vóór het contact maken met batterijcellen.

Of het nu gaat om een elektrisch aangedreven voertuig of een stationair energieopslagsysteem, de lithium-ionaccu vormt een belangrijk onderdeel van de toegevoegde waarde. Bij de productie ervan ontstaan nieuwe en gewijzigde taken voor de onderdelenreiniging.

CO2-sneeuw – droog, effectief en klimaatneutraal

Daarvoor presenteert de acp systems AG op de this year's parts2clean met de eenvoudig te integreren quattroClean-sneeuwstraaltechnologie een droge, effectieve en relatief kosteneffectieve reinigingsoplossing. Deze maakt het mogelijk om partikelverontreinigingen tot in het submicrometer-bereik en film-chemische verontreinigingen zowel volledig als gedeeltelijk procesveilig en reproduceerbaar van oppervlakken te verwijderen. Het reinigingsmedium is vloeibaar, niet-corrosief kooldioxide dat ontstaat bij chemische processen en de energieopwekking uit biomassa en daarom klimaatneutraal is.

Het proces wordt al toegepast bij verschillende toepassingen in de serieproductie van lithium-ionbatterijen. Daartoe behoort het reinigen van de contactvlakken van batterijcellen – prismatische, cilindrische (ronde) of pouchcellen – en leadframes of de bondingvlakken bij printplaten. Omdat zelfs minimale verontreinigingen op de verbindingsvlakken kunnen leiden tot onvoldoende contact, is het betrouwbaar verwijderen van partikel- en filmverontreinigingen onder prestatie- en veiligheidsaspecten een must.

Bij de productie van waterstof-luchtzuurstofbrandstofcellen wordt de droge methode eveneens gebruikt. Een toepassing hierbij is het reinigen van bipolarplaten van roestvrijstalen legeringen na laserbewerking. Daarbij blijven smeersporen op de oppervlakken achter, die de efficiëntie verminderen en daarom volledig verwijderd moeten worden. De droge en residu-vrije reiniging van partikel- en filmverontreinigingen uit voorbewerkingen zoals stansen behoort ook tot de toepassingsgebieden van de methode.

De goede reinigingswerking van het quattroClean-systeem is gebaseerd op het speciale ontwerp van de slijtagevrije tweestoffen-ringdüse. Hierdoor wordt het vloeibare kooldioxide geleid en ontspannt bij het uitstromen tot fijne CO2-deeltjes. Deze worden gebundeld door een aparte persluchtmantelstraal en versneld tot supersonische snelheid. Bij het treffen van de goed te richten reinigingsstraal op het te reinigen oppervlak zorgen de vier werkingsmechanismen (thermisch, mechanisch, oplosmiddel- en sublimatie-effect) ervoor dat verontreinigingen betrouwbaar worden verwijderd. Ze worden door de aerodynamische kracht van de perslucht van het oppervlak weggestuwd en door de geïntegreerde afzuiging uit de reinigingsmodule afgevoerd. Omdat het kristallijne kooldioxide tijdens de reiniging volledig sublimeert, zijn de oppervlakken/onderdelen droog en kunnen ze direct worden doorgegeven aan de volgende stap in de productieketen.

Flexibel te integreren in de productie

De schaalbaarheid en de geringe ruimtebehoefte van het quattroClean-reinigingssysteem maken het mogelijk om het vrijwel in elk onderdeel van een geautomatiseerde batterij- of brandstofcelproductie te integreren. De procesvalidatie en -instelling worden klant- en toepassingsspecifiek uitgevoerd via proeven in het technikum van acp. Voor een constante hoge processtabiliteit bewaakt een sensorsysteem de straalkonsistentie van elke nozzle. Ook wordt de nozzle gecontroleerd op de CO2- en persluchttoevoer en de straaldijd. De verkregen waarden worden automatisch opgeslagen en kunnen via gebruikelijke interfaces worden doorgegeven aan een hoger systeem voor het vastleggen van alle productiegegevens.