01. August 2019

Das Material Ihrer Wahl für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien

Fünf Gründe, warum Hexoloy® SE das Material Ihrer Wahl für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien ist

 

Die zunehmende Popularität von Elektrofahrzeugen und die Nachfrage nach Energiespeichern im Netz sind zwei Gründe, warum Prognosen zufolge die jährliche Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien bis XNUMX auf XNUMX Milliarden US-Dollar steigen wird. Dies entspricht einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von XNUMX% seit XNUMX.

Neben Elektrofahrzeugen und Speichermedien sind Li-Ionen-Batterien auch in tragbaren elektronischen Geräten, medizinischen Geräten, Elektrowerkzeugen und vielen anderen Produkten allgegenwärtig. Die Anbieter reagieren auf die gesteigerte Anfrage nach Speicherkapazität und Mobilität, indem sie neue Batteriechemien für eine höhere Energiedichte entwickeln, die Recyclingbemühungen verstärken und die Batterieproduktion ausweiten.

Es stehen mehrere Kathodenchemien zur Verfügung, um die optimale Kombination aus Energiedichte, Kosten und Sicherheit für die jeweilige Anwendung zu bieten. Einige der beliebtesten Formulierungen sind:
LFP — Lithiumeisenphosphat (LiFePO4)
NMC — Lithium-Nickel-Kobalt-Mangan-Oxid (LiNiCoMnO2)
LCO — Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO2)
NCA — Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (LiNiCoAlO2)
LMO — Lithium-Mangan-Oxid (LiMn2O4)
Lithium-ionen
Rollenherdöfen (RHK), die bei hohen Temperaturen arbeiten, sind für die Herstellung von Kathodenpulvern von entscheidender Bedeutung. Ein RHK ist ein kontinuierlicher Ofen, in dem ein aus rotierenden Rollen bestehender Herd die Produkte durch den Ofen bewegt. Neben dem Einsatz bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien werden RHKs auch für die Herstellung vieler Konsumgüter wie Porzellan und Fliesen verwendet.

Angesichts der steigenden Nachfrage erhöhen die Hersteller die Produktion mit neuen, größeren RHKs, die im Vergleich zu früheren Versionen der Öfen einen größeren Durchmesser und längere Rollen erfordern. Diese Rollen müssen außerdem eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit bei großen Lasten aufweisen.
Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories Hexoloy® SE ist ein dichtgesintertes (weniger als 10 µm) Siliziumcarbid (SiC)-Material, das außergewöhnliche Festigkeit bei Hochtemperaturbetrieb mit hoher chemischer Korrosionsbeständigkeit kombiniert. Anschließend fünf Gründe, warum Hexoloy  sich ideal für RHKs in der Herstellung von Li-Ionen-Batterien eignet.

Hochtemperaturstabilität

RHK-Temperaturen können während des Kalzinierungsprozesses für Kathoden bis zu XNUMX °C (XNUMX °F) erreichen. Der einphasige Kristallaufbau des SE-Materials Hexoloy® ermöglicht einen Betrieb bis zu XNUMX °C in Luftatmosphäre und führt zu einem extrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (XNUMX x XNUMX) -6/°C), was das Material durch eine hohe Widerstandsfähigkeit besonders bei korrosiven Ofenatmosphären auszeichnet.

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Die hohe Wärmeleitfähigkeit des SE-Materials Hexoloy® (34,8 W/mK bei 1200 °C) macht es sehr widerstandsfähig gegen Temperaturwechsel.

Extreme Härte

Hexoloy®SE SiC ist einer der härtesten verfügbaren Hochleistungswerkstoffe und XNUMX % härter als Wolframkarbid. Seine Dichte beträgt über XNUMX % der theoretischen Dichte und ist nicht porös, sodass es die Anwendung von Imprägniermittel nicht nötigt macht und deshalb keine Kontamination bei Prozessen mit hohen Reinheitsanforderungen entsteht. Die Minimierung der Kontamination ist entscheidend für eine hochwertige Batterieherstellung: Metallische Partikel sind besonders schädlich und können in fertigen Batterien unerwünschte Reaktionen und Kurzschlüsse verursachen.

Hohe Festigkeit

Hexoloy®SE SiC-Rollen bieten eine höhere Lastaufnahme als Silizium-infiltriertes Siliziumcarbid (SiSiC). Daher werden diese Rollen typischerweise mit dünneren Wänden angeboten. In großen RHKs können Hexoloy ®SE SiC-Rollen bis zu 50 mm Durchmesser mit 7 bis 8 mm dicken Wänden in Längen bis zu 3350 mm messen. Die Möglichkeit, die gleiche mechanische Festigkeit mit einer leichteren, dünneren Rolle zu erreichen, ermöglicht es dem Konstrukteur, die Energieeffizienz mit kostengünstigeren kleineren Motoren zu erhöhen, die weniger Strom verbrauchen.

Nahezu komplett Korrosionsbeständigkeit

Eine hohe Korrosionsbeständigkeit verlängert die Produktlebensdauer, senkt die Wartungskosten und erhöht die Betriebszeit. RHKs in der Batterieherstellung arbeiten mit einer Vielzahl von Gasen: Luft, Sauerstoff, Stickstoff und/oder Wasserstoff und CO2. Darüber hinaus enthalten einige der neuen Kathodenpulver korrosive Chemikalien: Der RHK muss gegen alle unterschiedlichen Gase und Zusammensetzungen beständig sein.

Die vielen wünschenswerten Eigenschaften von Hexoloy® SE SiC macht es zur klaren Wahl für den Einsatz in RHKs in Produktionslinien für Li-Ionen-Batterien.