Flüssigkeitsdurchflussregler in der Produktion
von Lithium-Ionen-Batterien

Bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien werden Massendurchflussregler zur Batch-Dosierung des benötigten Elektrolyten eingesetzt, um Long-Life Lithium-Ionen-Batterien mit einer optimalen Lebensdauer und Kapazität produzieren zu können.

Unsere Bronkhorst Lösung

Im Zuge des derzeitigen Energiewandels von fossilen Kraftstoffen zu nachhaltigen Energiequellen erfreuen sich Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer Speicherkapazitäten großer Beliebtheit. Sie werden eingesetzt, um Elektrofahrzeuge, mobile Computergeräte, Mobilltelefone und viele andere Geräte mit Strom zu versorgen.

Der Elektrolyt in Lithium-Ionen-Batterien wird benötigt, um die ladungsführenden Lithium-Ionen zwischen den Elektroden des Akkus zu transportieren und ermöglicht so ein effektives Laden und Entladen. Einer unserer Kunden, ein führender Lieferant von Fertigungsanlagen für Lithium-Ionen-Batterien, beauftragte Bronkhorst mit der Herstellung von Massendurchflussgeräten, die im Rahmen der Batterieproduktion flüssiges Elektrolytmaterial exakt in den Akku dosieren.

Unsere Lösung

Bei dieser Anwendung wird der Elektrolyt unter Vakuum mit einer hochpräzisen Dosiernadel in den Akku gefüllt. Die (Teil-)Befüllung wird je nach Hersteller und Akkutyp mehrfach wiederholt.

Zur Befüllung der Pouch-Zellen wird eine Parallelanordnung aus mehreren Reglern vom Typ M15 mini CORI-FLOW und eigens vom Kunden entwickelten Ventilen an den Elektrolytvorratsbehälter angeschlossen. Dort wird der Druck mit einem EL-PRESS Typ P-800 Druckregler geregelt, sodass ein konstanter Wert von 0,5 bar(g) erreicht wird.

Der Elektrolyt, der üblicherweise eine höhere Dichte und Viskosität als Wasser hat, fließt in die Akkuzelle, die vor dem Befüllen vakuumiert wurde. Damit sich der Elektrolyt in der Batterie richtig verteilen kann, dauert es 3 bis 15 Sekunden, bis der Akku je nach Akkugröße mit 20 bis 150 ml Elektrolyt gefüllt ist.
 

Der Durchflussregler führt mit hoher Genauigkeit die optimale Elektrolytmenge zu. Daher haben eine genau kontrollierte Befüllung mit Elektrolyt und die exakt dosierte Elektrolytmenge einen positiven Effekt auf die Akkuleistung. 

Der Massendurchflussregler ermöglicht eine echte Massendurchflussmessung und -regelung in Echtzeit; die Verwendung einer Waage und einer Pumpe, die den tatsächlichen Durchfluss nicht anzeigen kann, wird somit überflüssig. Darüber hinaus kann jede Dosis erfasst werden, was der Qualitätskontrolle ebenfalls zugutekommt. Das ist nicht nur für die interne Qualitätskontrolle bei der Herstellung wichtig, sondern auch für eventuelle zukünftige Rückrufaktionen, um bei etwaigen Mängeln an den Akkus die Ursachen ermitteln zu können.