Bij de productie van nieuwe energiebatterijen heeft elektrode-slurryfiltratie rechtstreeks invloed op de stabiliteit van de coating, de kwaliteit van de elektrode, de werking van de apparatuur en het materiaalgebruik. Zelfs kleine agglomeraten, metaaldeeltjes, gedroogde slurry of vreemde verontreinigingen kunnen coatingdefecten, onstabiele slurrylevering, filterverstopping en onnodig materiaalverspilling veroorzaken.

Eén batterijfabrikant ondervond een onstabiele slurrytoevoer tijdens het elektrodecoatingproces. De klant had al filtratieapparatuur geïnstalleerd, maar er deden zich nog steeds regelmatig schommelingen voor in de buurt van de coatingmachine. De bestaande filtratieopstelling kon de verwijdering van verontreinigingen, de stromingsstabiliteit en de levensduur van het filter niet effectief in evenwicht brengen.

In plaats van eenvoudigweg een fijner filterpatroon aan te bevelen, beoordeelde Pullner de daadwerkelijke productielijn van de klant, de slurrycirculatieroute, de filtratieposities, de opstelling van de apparatuur en de operationele problemen. Op basis van de analyse ter plaatse stelde Pullner een gecombineerde oplossing voor filtratie en pijpleidingoptimalisatie voor, waarbij gebruik werd gemaakt van een gaasfilterpatroon voor stroomopwaartse bescherming en drie PRI-capsulefilters met één patroon die parallel vóór de coatingmachine waren geïnstalleerd.

Het geoptimaliseerde systeem hielp de klant de stabiliteit van de coating te verbeteren, het slibverlies te verminderen, de productieapparatuur te beschermen en de totale bedrijfskosten van de batterijproductie te verlagen.

De klant gebruikte elektrodeslurry in een continu batterijcoatingproces. Tijdens de productie moest de slurry door het aanvoer- en filtratiesysteem gaan voordat deze de coatingmachine binnenging.

Er waren echter verschillende problemen die de normale werking beïnvloedden:

• Onstabiele slurrystroom vóór het coatingproces

• Ongelijkmatige coatingprestaties veroorzaakt door verontreinigingen of agglomeraten

• Snelle verstopping van stroomafwaartse filters

• Te grote drukschommelingen in de mesttoevoerleiding

• Frequente lijnonderbrekingen voor filtervervanging en -reiniging

• Tijdens onderhoud blijft er drijfmest achter in filters en pijpleidingen

• Toegenomen verspilling van hoogwaardige batterijmaterialen

De klant overwoog aanvankelijk om het bestaande filter te vervangen door een fijner filtratieproduct. Het gebruik van alleen een fijner filter zou het probleem echter niet noodzakelijkerwijs oplossen. Als grote deeltjes en agglomeraten niet vooraf worden verwijderd, kan het filter in de laatste fase snel verstopt raken, waardoor een hoger drukverschil ontstaat en de mestafgifte nog minder stabiel wordt.

Pullner adviseerde daarom om de volledige productielijn te evalueren in plaats van zich slechts op één filterpatroon te concentreren.

Het technische team van Pullner beoordeelde de slurryvoorbereiding, overdracht, voorfiltratie, circulatie en coatingsecties van de klant.

Uit de analyse bleek dat de oorspronkelijke filtratieopstelling onvoldoende gefaseerde bescherming bood. Grotere verontreinigingen en slurryagglomeraten kwamen in de stroomafwaartse filtratiesectie terecht, waardoor de belasting van de filters die in de buurt van de coatingmachine waren geïnstalleerd, toenam.

Tegelijkertijd bood de oorspronkelijke pijpleidingconfiguratie niet voldoende filtratiecapaciteit voor een stabiele, continue werking. Toen de stroomafwaartse filterweerstand toenam, fluctueerden de slurrydruk en de stroomsnelheid, wat de consistentie van de slurry die aan de coatingmachine werd geleverd, beïnvloedde.

Het voornaamste probleem werd dus niet veroorzaakt door één filterpatroon. Het was het gecombineerde resultaat van de filtratiepositie, de distributie van verontreinigende stoffen, het beschikbare filtratiegebied, de opstelling van de pijpleidingen en de feitelijke bedrijfsstroom.

Op basis van deze bevindingen ontwikkelde Pullner een tweetrapsfiltratieoplossing samen met een voorstel voor aanpassing van de pijpleiding.

De eerste verbetering was het installeren van een gaasfilterpatroon stroomopwaarts van de bestaande voorfiltratiesectie.

De gaasfilterpatroon werd gebruikt om grotere deeltjes, gedroogde slurryfragmenten, agglomeraten en andere grove verontreinigingen te onderscheppen voordat ze het stroomafwaartse filtratiesysteem binnendringen.

Vergeleken met het rechtstreeks gebruiken van een fijnfilterpatroon op deze positie, bood het gaaspatroon verschillende praktische voordelen:

• Hoge mechanische sterkte

• Lage initiële drukval

• Stabiele prestaties onder mestcirculatieomstandigheden

• Effectieve verwijdering van grotere verontreinigingen

• Verminderde belasting van verontreinigingen op stroomafwaartse filters

• Eenvoudige inspectie en reiniging indien nodig

• Langere levensduur voor de laatste filtratiefase

Deze stroomopwaartse bescherming voorkwam dat grove verontreinigingen de filters nabij de coatingmachine snel zouden verstoppen. Het hielp ook bij het stabiliseren van het drukverschil over het volledige filtersysteem.

De filtratiegraad en structuur van de gaaspatroon werden geselecteerd op basis van de slurrykarakteristieken van de klant, de toestand van de verontreiniging, de stroomvereiste en het stroomafwaartse filtratiedoel.

De tweede verbetering werd aangebracht bij de inlaat van de coatingmachine.

Pullner raadde aan om drie PRI-capsulefilters met één patroon parallel te installeren voordat de slurry de coatingmachine binnenging. De parallelle configuratie vergroot het beschikbare filtratieoppervlak en verdeelt de totale meststroom over drie filtratie-eenheden.

Vergeleken met een enkele filterlijn bood de parallelle opstelling met drie filters verschillende voordelen:

• Lagere stroombelasting op elk afzonderlijk filter

• Verminderde drukval over de filtratiefase

• Stabielere mesttoevoer naar de coatingmachine

• Verhoogd totaal vuilhoudend vermogen

• Langere levensduur van het filter

• Verminderde frequentie van productieonderbrekingen

• Eenvoudiger onderhoud en filtervervanging

• Verbeterde operationele flexibiliteit

Het PRI-capsulefilter combineert de filterpatroon en behuizing tot een geïntegreerde filtratie-eenheid. De compacte structuur helpt ingewikkelde installatiewerkzaamheden te verminderen en maakt het vervangen van filters gemakkelijker.

Voor batterij-slurrytoepassingen kan de interne filterconfiguratie worden aangepast op basis van de slurrysamenstelling, de vereiste filtratiegraad, viscositeit, stroomsnelheid, druk, temperatuur en vereisten voor chemische compatibiliteit.

Vooral het parallelle ontwerp was belangrijk in dit project. In plaats van de volledige productiestroom door één filter te persen, werd de mest verdeeld via drie PRI-filtratie-eenheden. Dit verminderde de filtratieweerstand van elke tak en ondersteunde een stabielere toevoer naar het coatingproces.

Productselectie was slechts een deel van het project. Pullner assisteerde de klant ook bij het optimaliseren van de filtratiepijplijn.

De aanpassing was gericht op het verbeteren van de verdeling van de meststroom, het verminderen van onnodige retentiegebieden en het garanderen dat de drie parallelle filters onder evenwichtige omstandigheden werkten.

De optimalisatie omvatte het beoordelen van:

• Installatieposities filteren

• Opstelling van pijpleidingaftakkingen

• Inlaat- en uitlaatrichtingen

• Stroomverdeling tussen parallelle filters

• Klepposities

• Drukmeetpunten

• Procedures voor het vervangen van filters

• Drijfmestafvoer en -terugwinning

• Toegang voor reiniging en onderhoud

Gebalanceerde leidingen waren belangrijk omdat een onjuist ontworpen parallel systeem een ​​ongelijkmatige stroomverdeling kan veroorzaken. Eén filter kan een hoger debiet hebben dan de andere, wat resulteert in snellere verstopping en onstabiele werkdruk.

Pullner heeft daarom zowel naar de filtratieproducten als naar de daadwerkelijke pijpleidinginrichting gekeken. Hierdoor konden de drie PRI-capsulefilters werken als één gecoördineerde filtratiefase in plaats van drie onafhankelijke filters met ongelijkmatige belasting.

De aangepaste lijn maakte het onderhoud ook gemakkelijker en verminderde de hoeveelheid slurry die in het filtersysteem achterbleef tijdens het vervangen van het filter.

Na degaasvoorfilter, drie parallelPRI-capsulefiltersen een geoptimaliseerde pijpleidingopstelling werd geïnstalleerd, voerde de klant productietests uit onder werkelijke bedrijfsomstandigheden.

Het filtersysteem vertoonde stabielere druk- en stroomprestaties. Grotere verontreinigingen werden onderschept door het stroomopwaartse gaasfilter, terwijl de PRI-capsulefilters zorgden voor gecontroleerde eindfiltratie vóór de coatingmachine.

De klant rapporteerde duidelijke verbeteringen in het coatingproces:

• De mestaanvoer werd stabieler

• Coatingfluctuaties werden verminderd

• Filterverstopping kwam minder vaak voor

• Productieonderbrekingen werden verminderd

• De mestverspilling tijdens het onderhoud nam af

• Stroomafwaartse apparatuur kreeg een betere bescherming

• De filtratieoperatie werd eenvoudiger te beheren

De geoptimaliseerde filtratielijn hielp de klant het verlies van waardevolle batterijslurry te verminderen. Het verminderde ook de indirecte kosten die gepaard gaan met defecten aan de coating, het reinigen van apparatuur, het vervangen van filters, productiestilstand en afgekeurde elektrodematerialen.

Het belangrijkste was dat het project de stabiliteit van de volledige coatinglijn verbeterde, in plaats van slechts één tijdelijk filtratieprobleem op te lossen.

Het project was succesvol omdat de oplossing gebaseerd was op het echte productieproces van de klant.

De filtratie van batterijmest kan niet alleen worden bepaald aan de hand van een filtermodelnummer of een nominale micronwaarde. Viscositeit van de slurry, vaste stofgehalte, deeltjesverdeling, agglomeraatconditie, stroomsnelheid, druk, pijpleidingontwerp, coatingvereisten en reinigingsprocedures kunnen allemaal de filtratieprestaties beïnvloeden.

Als u een fijner filter installeert zonder deze omstandigheden te analyseren, kan dit leiden tot snelle verstopping, overmatig drukverlies, een korte levensduur en een onstabiele mesttoevoer.

In dit geval gebruikte Pullner een gefaseerde filtratiestrategie:

1. De gaasfilterpatroon verwijderde vóór de voorfiltratie grotere verontreinigingen.

2. Drie parallelle PRI-capsulefilters zorgden voor een stabiele eindfiltratie vóór het coaten.

3. De pijpleidingopstelling werd aangepast om de stroombalans en de onderhoudsomstandigheden te verbeteren.

Door de combinatie van filtratieproducten en technische optimalisatie kon de klant een praktischer en duurzamer resultaat bereiken.

Pullner biedt op maat gemaakte filtratieproducten en technische ondersteuning voor lithium-ionbatterijen en nieuwe energieproductieprocessen, waaronder:

• Kathode-slurryfiltratie

• Anode-slurryfiltratie

• Elektrode coating lijnfiltratie

• Drijfmestoverdracht en circulatiefiltratie

• Voorfiltratie van grondstoffen

• Elektrolytfiltratie

• Procesvloeistoffiltratie

• Reinigingsvloeistoffiltratie

Beschikbare oplossingen zijn onder meer gaasfilterpatronen, geplooide filterpatronen, roestvrijstalen filters, capsulefilters, filterhuizen en op maat gemaakte parallelle filtratiesystemen.

Pullner kan de slurry-eigenschappen, de bedrijfsstroom, de filtratiegraad, de druk, de temperatuur, de bestaande apparatuur, de afmetingen van de pijpleiding, de installatieruimte en de vereisten voor filtervervanging van de klant evalueren voordat hij een geschikte oplossing aanbeveelt.

In plaats van een filter alleen op modelnummer te selecteren, richt Pullner zich op het volledige filtratieproces. Monstertests en validatie van kleine batches kunnen ook worden geregeld vóór gebruik op volledige schaal.

Ga voor meer informatie over batterij-slurryfiltratie en PRI-capsulefilteroplossingen naar www.pullnerfilter.com.