Mejora del Rendimiento de la Batería y Reducción del Tiempo de Mezcla con la Mezcladora Planetaria PMH de NETZSCH

Tiempo de mezcla y ahorro de energía

Reducir el tiempo de mezcla

Durante las pruebas de validación, NETZSCH redujo significativamente el tiempo de mezcla en un factor de 2 para la mezcla de ánodos y en un factor de 3 para la mezcla de cátodos. Los Mezcladores Planetarios NETZSCH (PMH) mezclaron el lodo en 120 minutos (Ánodo) y 160 minutos (Cátodo) y proporcionaron un rendimiento de calidad aún mejor. Entonces, ¿por qué fueron los Mezcladores Planetarios NETZSCH mucho mejores, y cómo funciona un Mezclador Planetario?

Mayor rendimiento gracias a la mejora de la fase de amasado en el proceso de mezclado

Pruebas recientes han demostrado mejoras significativas en el rendimiento de la batería debido a la optimización de la fase de amasado durante el proceso de mezcla con el NETZSCH PMH. Con el amasado se consigue una distribución más homogénea del material, lo que conlleva las siguientes ventajas:

• Mayor Rendimiento: La mezcla uniforme de los componentes resulta en una mejor conectividad del material, mejorando la eficiencia general de la batería. Esto garantiza una transferencia más eficaz de la energía, lo que se traduce en una mayor capacidad y duración de la batería.
• Alta percolación de la carga: La mayor homogeneidad también facilita una mayor percolación de la carga dentro de la estructura del electrodo. Esto permite un transporte de carga más eficiente, reduciendo la resistencia y permitiendo ciclos de carga más rápidos sin comprometer la estabilidad de la batería.

Estas mejoras ponen de relieve el papel fundamental de una fase de amasado bien ejecutada, mostrando claras ventajas tanto en términos de rendimiento como de gestión de la energía.

Ánodos de silicio en las baterías del futuro

Afrontar los retos de la mezcla y la formación de hidrógeno

Los ánodos de silicio suscitan cada vez más interés para las baterías del futuro debido a su potencial de rendimiento superior. Sin embargo, los mezcladores planetarios convencionales suelen plantear problemas durante el proceso de mezcla, sobre todo debido a las elevadas fuerzas de cizallamiento que generan. Estas fuerzas pueden fracturar el sensible compuesto de grafito-silicio y provocar efectos secundarios no deseados, como la formación de hidrógeno.

Los mezcladores planetarios convencionales, que se basan en discos de dispersión de alto cizallamiento (Figura 7, izquierda), pueden dañar componentes cruciales como los aglutinantes o los materiales activos. El resultado es un rendimiento de la pila comprometido y la degradación del material. Por el contrario, las herramientas de mezclado de NETZSCH están diseñadas específicamente para minimizar las fuerzas de cizallamiento al tiempo que permiten un proceso de amasado más suave y controlado. Este diseño permite que el mezclador funcione a velocidades más altas sin dañar la estructura aglutinante de la lechada de la batería o desencadenar la producción de hidrógeno.

Otro ejemplo práctico de las ventajas de las técnicas avanzadas de mezclado puede verse en la preparación de lechadas de ánodos a base de agua que contienen carboximetilcelulosa (CMC), un polímero de cadenas largas y gran masa molecular. Los mezcladores planetarios convencionales suelen ejercer una tensión mecánica excesiva sobre estas cadenas poliméricas, provocando su fragmentación. Esto provoca cambios indeseables en la viscosidad de los lodos, como el espesamiento por cizallamiento, que los hace inadecuados para los procesos de recubrimiento posteriores.

Por el contrario, las innovadoras herramientas de mezclado de NETZSCH aplican una acción de amasado más suave que preserva la integridad de las cadenas de CMC. Este enfoque mantiene una viscosidad consistente de los purines, asegurando una mezcla homogénea y produciendo un recubrimiento uniforme del material activo. El resultado es una lechada de alta calidad que contribuye a mejorar el rendimiento de las pilas sin los riesgos asociados a los métodos convencionales de mezcla de alto cizallamiento.

Del laboratorio a la Gigafactoría

Mezcla escalable para cada etapa

Para acelerar el desarrollo de nuevos productos químicos para baterías, el mezclador planetario NETZSCH PMH está disponible en una amplia gama de tamaños, desde modelos de laboratorio hasta modelos piloto y de producción a gran escala. Una ventaja clave de los mezcladores NETZSCH es la relación consistente entre el diámetro del recipiente y las herramientas de mezcla en todos los tamaños de máquina. Esta uniformidad asegura un escalado eficiente y sin fisuras de un tamaño de máquina al siguiente, permitiendo transiciones más rápidas durante el proceso de desarrollo.

Además, nuestro equipo especializado en baterías y nuestro laboratorio de baterías de última generación proporcionan un apoyo experto, ayudando a los clientes a desarrollar y optimizar la química de las células para alcanzar sus objetivos de rendimiento.

Flexibilidad

Sin embargo, la PMH no se limita a una sola tecnología. Su diseño especial y su gran flexibilidad a la hora de cambiar las herramientas de mezcla permiten utilizar la mezcladora planetaria para otras diversas aplicaciones en la industria de las baterías, garantizando la seguridad del proceso. Una mezcladora o planta puede cubrir múltiples aplicaciones, entre ellas:

• Diferentes químicas de celdas con fluctuaciones del contenido sólido (por ejemplo, LFP, LMFP, NMC, ...)
• Mezcla de pilas de estado sólido con viscosidades elevadas
• Producción de material de aislamiento térmico para módulos de baterías
• Mezcla rápida de electrodos de batería secos sin disolvente, con cambio flexible de geometrías
• Baterías de iones de sodio

En función de la aplicación, el cliente puede cambiar las herramientas de mezcla en cuestión de minutos sin necesidad de servicio técnico.