Materialet avgörande vid tillverkning av litiumjonbatterier

Batteriproduktionen ökar i Skandinavien och på flera håll öppnas nya batterifabriker. I takt med att efterfrågan på batterier ökar höjs också kraven säkra flöden i produktionen. Genom att välja rätt material till rätt applikation kan processen optimeras och bli både snabbare och säkrare. Lyma guidar!

Under de senaste åren har batteriproduktionen tagit ordentligt fart i Skandinavien. Tack vare stor tillgång på grön el och goda transportmöjligheter har flera stora batteriproducenter valt förlägga sin produktion i Norden. I Sverige hittar vi bland annat det välkända företaget Northvolt, vars nya fabrik i Skellefteå spås producera en miljon litiumjonbatteri per år.

Materialval har stor betydelse

Viktigt att komma ihåg är att tillverkningen av batterier ställer höga krav på de material som används i produktionens applikationer. För att de olika batterikomponenterna ska uppnå bästa prestanda är det viktigt att de har en hög renhet. För att rena och separera den ingående malmen används en stor mängd syror och baser. Tidigare användes ofta rör i metall som höglegerade stål eller titan, men på grund av dagens långa leveranstider och höga kostnader är det sällan ett alternativ för tillverkarna.

Plast i rör och tankar

Lateralt T-rör med PTFE-plast lining. De vita medieberörande delarna skyddar mot korrosion.

I stället kan plast vara ett material att föredra. Ett material som är både billigare och som har betydligt kortare leveranstid. Att använda sig av glasfiberarmerade härdplaströr (GAP) eller lindade metallrör kan till exempel vara ett bra alternativ. GAP-rören är optimala att använda vid lägre temperaturer och har tack vare sin goda kemiska resistens länge använts i kemi- och pappersindustrin. Vid högre temperaturer (upp till 200 °C) är i stället lined pipes i PTFE att föredra. Denna typ utav rör kan med fördelas använda för transport av syror som HCl, H2SO4, HF.

Precis på det sätt som plasten används i rören kan den också användas i kemikalietankar. Dels kan tankarna bestå av enbart glasfiber eller plast, eller så kan de bestå av en kombination (ex. PTFE lindad glasfibertank). Även skorstenar och skrubberanläggningar kan bestå av GAP för att bättre kunna hantera exempelvis korrosiva rökgaser.

Centrifugalpumpar i plast

Centrifugalpump med plastliner. Samtliga vätskeberörda delar är i UHMW-PE, PVDF, Wernit eller PTFE/PFA.

Även de pumpar som används i batteritillverkning behöver kunna hantera stora mängder syror. Centrifugalpumpar har en bra verkningsgrad medan en metallpump som korroderar sönder inte går att använda. För att även här komma undan både högt pris och långa leveranstider kan i stället en plastpump användas. I enklare applikationer kan hela pumpen vara plast och i de fall högre lyfthöjd eller flöde behövs, kan pumphuset vara i gjutjärn medan alla medieberörande delar är i plast.

Plasten väljs ut ifrån vad som ska pumpas, exempelvis har högmolekylär polyeten (HDPE) utmärkta slitage och korrosionsegenskaper. Om temperaturen är för hög, väljs i stället ädlare plastsorter som PVDF eller PAF. En fördel med plastimpeller och innandöme är att risken för kontamination av mediet minskar.

Om mediet som ska pumpas är hälsofarligt är en magnetdriven centrifugalpump det bästa alternativet. Impellern är då kopplad med en magnet vilket gör pumpen läckagesäker. En begräsning för en magnetdriven pump är mängden partiklar i mediet. Om mediet innehåller mycket partiklar så riskerar dem att fastna mellan magneten och impellern vilket snabbt sliter ner pumpen.

Kolvmembranpump för hantering av slurry

I en batteritillverkningsprocess uppstår alltid batterislurry som i sin tur ska pumpas vidare. Vid pumpning av batterislurry kan partiklar och viskositeten öka, och för att klara av det är en kolvmembranpump ett alternativ som ger bra prestanda och skonsam hantering. Dessa pumpar klarar av mycket höga tryckklasser samt är torrkörningssäkra. En pulsationsdämpare är ett krav för att få ett pulsationsfritt flöde. Även här väljs de vätskeberörande delarna beroende på medie som ska pumpas. En kolvmembranpump fungerar även utmärkt till filterpressmatning.

Läs mer om vilka produkter som är lämpliga vid hantering av slurry.

Ventiler och tillbehör i samma material

Klaffbackventil helt i plast. Ventilen har ett temperaturområde -20-+100 °C.

En pump och ett rörsystem fungerar bäst om det finns en kompensator som eliminerar vibrationer i systemet. Om systemet består av plaströr och plastpumpar är det självklart lämpligt att ha ventiler och kompensatorer i samma material. Används lindande rör väljs i stället en kompensator i PVDF och vid glasfiberrör räcker det ofta med kompensator i EPDM.

Det plastventilerna som finns idag håller mycket hög i kvalitet och tillverkas i PVC, PP eller PVDF. De kemiska korrosionsegenskaperna är utmärkta och går att använda upp till 100 °C. Om temperaturerna är högre så fungerar det här, precis som i pumparna, att metallhus och alla medieberörande delar är i lämplig plast. Om slitande slurry ska hanteras kan en slangventil vara det bästa alternativet. Precis med samma tänk går det mesta att tillverka i plast. Värmeväxlare, omrörare, gallerdurk och don som tål aggressiva medier eller en besvärlig omgivning som skapar korrosion.

Lyma hjälper dig

Vi på Lyma har över 40 års erfarenhet att korrosiva och slitande vätskor och kan hjälpa dig göra rätt materialval till dina applikationer. Under den senaste tiden har vi arbetat med flera batteritillverkare och god insikt i den växande branschen.

Vi på Lyma har i över 40 år arbetat med hantering av korrosiva vätskor. Vi har stor erfarenhet av materialval och kan hjälpa dig att lättare kombinera rätt material till din vätska.

Läs mer om litiumjonbatterier här