Въведение

Изборът на вентил при транспортиране на суспензия от литиева батерия е по-сложен от избора на клапан въз основа на размер на тръбата, номинално налягане или тип връзка. При производството на електроди както катодните, така и анодните суспензии могат да съдържат активни материали, проводими добавки, свързващи вещества и разтворители. За катодна суспензия, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) обикновено се използва със свързващи системи на основата на PVDF.

Тази комбинация създава няколко предизвикателства за технологичните вентили. Течността може да бъде вискозна, да съдържа висок процент твърди частици и да остане в контакт с уплътнителните материали за продължителни периоди. В същото време производствената линия изисква добра чистота, тъй като нежелани частици, остатъци или отделяне на материали могат да станат-загриженост за качеството на процеса.

Вентил, който работи добре с вода или относително чист химически разтвор, може следователно да се държи по различен начин при обслужване на суспензия на батерията. Ключовите въпроси са практически: Ще остане ли запечатващият материал стабилен в NMP? Може ли вентилът да поеме абразивни частици? Ще остане ли суспензията уловена вътре в клапана след изключване? Вентилът подходящ ли е за честа работа?

Отговорът зависи до голяма степен откъдето е монтиран вентилът. Логиката на избор за смесителна секция е различна от тази за линията за трансфер на суспензия непосредствено преди нанасяне на покритие.

 

Промишлено производство на тръбопроводен клапан за суспензия от литиева батерия

 

1. Защо суспензията на батерията изисква специално внимание на клапана

Суспензията от литиева батерия не е обикновена течност. Неговите физични свойства зависят от формулировката, твърдото съдържание, размера на частиците, свързващата система, разтворителя и условията на смесване.

Катодната суспензия може да съдържа материали като NMC, LCO или LFP, заедно с проводим въглерод и свързващо вещество. Анодната суспензия обикновено използва материали,-съдържащи графит или силиций, с различно свързващо вещество и система от разтворители. Тези разлики могат да повлияят на вискозитета, абразивността и начина, по който суспензията взаимодейства с леглата на клапаните и уплътненията.

NMP заслужава специално внимание, тъй като е органичен разтворител със специфични изисквания за съвместимост. Фактът, че уплътнението обикновено се използва в химическо или санитарно оборудване, не означава автоматично, че е подходящо за дългосрочно-излагане на NMP.

За избор на вентил инженерите трябва да оценят пълната комбинация от намокрени материали, включително:

• Материал на тялото на клапана
• Материал на седалката или диафрагмата
• О-пръстени
• Уплътнения на стеблото
• Уплътнения
• Други компоненти, изложени на суспензията

PTFE често се разглежда, когато се изисква силна химическа устойчивост, но окончателният избор все още трябва да вземе предвид температурата, налягането, времето на експозиция, механичното движение и действителната формула на суспензията.

Ето защо диаграмата за съвместимост на материалите трябва да се разглежда като отправна точка, а не като единствена основа за избор. За критични производствени линии тестовете за-специфично приложение предоставят по-надеждна основа за потвърждаване на дългосрочните-запечатващи характеристики.

 

2. Секцията за смесване има различни изисквания

Първата основна точка за избор е зоната за смесване и подготовка на суспензията.

След като суровините са въведени в миксера, суспензията може да съдържа относително висока концентрация на твърди вещества. Процесът може да включва значителен вискозитет, повтаряща се циркулация, колебания на налягането и често отваряне и затваряне на изолационните вентили.

На този етап инженерите обикновено приоритизират:

Висок капацитет на потока + бърза изолация + автоматизация + механична издръжливост

Сферичният кран често се разглежда при този тип услуги, тъй като неговият четвърт{0}}завъртащ механизъм позволява бързо отваряне и затваряне. Може да се комбинира и с пневматични или електрически задвижки, когато е необходимо автоматично управление на процеса.

Друго практическо предимство е сравнително безпрепятственият път на потока, когато е напълно отворен. Това може да помогне за намаляване на загубата на налягане в сравнение с някои по-рестриктивни конструкции на вентили.

Сферичният кран обаче не е автоматично подходящ за всяка суспензия. Въртящата се топка и седалката могат да бъдат изложени на твърди частици по време на работа. Ако абразивните частици се задържат около седалката, те могат да увеличат износването или да повлияят на работата на изключването с течение на времето.

Поради тази причина доставчикът трябва да получи действителното съдържание на твърди частици в суспензията, вискозитета, характеристиките на частиците, работното налягане и честотата на цикъла, вместо да получава само номинален размер на тръбата.

 

3. Защо секцията преди нанасяне на покритие е различна

Изискванията стават все по-взискателни, когато суспензията наближава процеса на нанасяне на покритие.

На този етап суспензията обикновено е преминала през процеси на смесване и диспергиране и се придвижва към оборудване, където консистенцията на покритието пряко влияе върху качеството на електрода. Следователно фокусът се измества от простото управление на потока към:

Чистота + малък задържан обем + стабилно запечатване + надеждна изолация

Всяка област, където може да се натрупа тор, може да се превърне в проблем за поддръжката. Ако материалът остане вътре във вентила по време на продължително спиране, той може да изсъхне или да стане труден за отстраняване по време на почистване.

Това е една от причините инженерите по процеси да обърнат голямо внимание на вътрешната геометрия, вместо да оценяват клапаните само по външна конструкция.

A Мембранен вентилможе да се има предвид за приложения, при които отделянето на технологичния флуид от работния механизъм на клапана и минимизирането на откритите механични компоненти е важно. Гъвкавата диафрагма образува бариера между технологичната среда и клапанния механизъм.

За приложение на суспензия този дизайн може да намали някои от проблемите, свързани с въртящия се затварящ елемент. Материалът на диафрагмата обаче остава критично съображение. Избраният материал трябва да издържа на действителната среда на разтворител, температура, налягане и повтарящи се работни цикли.

Дебитът на вентила също трябва да се провери. Конструкция, която осигурява отлична изолация, но създава прекомерна загуба на налягане, може да не е подходяща за тръбопровод за пренос на суспензия с висок-поток.

 

Мембранен вентил Leadtek с три скоби

 

4. Уплътнителният материал може да определи дългосрочната-надеждност

При практическото производство на батерии уплътнителната система заслужава поне толкова внимание, колкото тялото на клапана от неръждаема -стомана.

Експозицията на NMP може да повлияе на полимерните материали по различен начин. В зависимост от формулировката и работните условия, някои материали могат да претърпят подуване, омекване, втвърдяване, загуба на еластичност или други промени, които в крайна сметка могат да повлияят на ефективността на запечатване.

Следователно оценката трябва да включва три въпроса.

Химическа съвместимост

Може ли уплътнителният материал да остане стабилен, когато е изложен на действителната суспензия и концентрация на NMP?

Механична съвместимост

Може ли материалът да издържи многократно натиск, движение и промени в налягането, без да загуби свойствата си на уплътняване?

Съвместимост на процесите

Може ли уплътнителната система да понесе действителната процедура на почистване, температурен диапазон и работна честота?

Това е особено важно при сравняване на различни дизайни на клапани. Типът вентил сам по себе си не определя дали продуктът ще работи надеждно. Два вентила с едно и също тяло от-неръждаема стомана могат да имат много различен експлоатационен живот, тъй като техните седалки, уплътнения и намокрени полимери са различни.

За критични приложения е полезно да поискате пълен списък с-материали и документация за химическа съвместимост от производителя, преди да финализирате спецификацията.

 

5. Избор на сферичен кран при прехвърляне на суспензия

Сферичните кранове остават полезни, защото предлагат сравнително прост принцип на работа. Сферичен затварящ елемент се върти приблизително на 90 градуса между отворено и затворено положение.

Това ги прави привлекателни, когато процесът изисква:

• Бърза изолация
• Честа автоматична работа
• Висок капацитет на потока
• Компактен монтаж
• Пневматично или електрическо задвижване
• Надеждно изключване

A Санитарен сферичен кранможе да се има предвид, когато се изискват гладки вътрешни повърхности, конструкция, която може да се почиства, и връзки в санитарен{0}}стил.

Въпреки това, санитарната конструкция сама по себе си не гарантира пригодност за суспензия от литиева батерия. Седалката и уплътнителните материали все още трябва да са съвместими с работния флуид. Инженерите също трябва да обмислят дали вътрешната кухина може да задържи тор и дали процесът на почистване може да отстрани ефективно остатъците.

За по-големи трансферни линии, aСферичен кран с фланецможе да се има предвид, когато конвенционалната фланцова връзка е по-подходяща за тръбопроводната система на завода.

Важната разлика е, че стандартът за свързване и вентилната технология решават различни проблеми. Фланецът може да опрости монтажа и поддръжката, но не определя дали намокрените материали на клапана са подходящи за суспензия, съдържаща NMP-.

 

6. Сравняване на двата дизайна по позиция на процеса

Вместо да изберете един тип клапан за цялата система за тор, по-практично е да оцените местоположението на всеки клапан.

 

Този подход също помага да се избегне често срещана грешка при закупуване: посочване на един модел вентил във всяка секция, просто защото вече е преминал основен тест на процеса.

Секциите нагоре и надолу по веригата могат да имат различни изисквания за налягане, дебит, вискозитет и чистота. Следователно правилният вентил за едно място може да не е най-подходящото решение за друго.

 

7. Катодните и анодните суспензии не трябва да се приемат за еднакви

Друг практически момент е, че катодните и анодните суспензии трябва да се оценяват отделно.

Съставите на катодите могат да се различават значително в зависимост от това дали активният материал е NMC, LFP, LCO или друга химия. Анодните формулировки могат да използват материали на базата на графит, -силиций или комбинации от различни активни материали.

Следователно техните характеристики на частиците, свързващи системи, натоварване на твърди частици и вискозитет могат да се различават.

Това влияе върху избора на клапан по няколко начина.

Суспензия с по-високо натоварване на абразивни частици може да постави по-големи механични изисквания към седалките и движещите се компоненти. По-вискозната формулировка може да изисква по-голям поток или различен размер на клапана. Формулировка с по-взискателно излагане на разтворител може да изисква по-голямо внимание към полимерната съвместимост.

Следователно същата спецификация на вентила не трябва автоматично да се прехвърля от анодна линия към катодна линия без проверка на условията на процеса.

 

8. Практическа процедура за подбор

За нова линия за суспензия от литиева батерия, следната последователност може да направи избора на клапан по-надежден.

Стъпка 1: Определете действителната течност

Запишете дали линията обработва катодна или анодна суспензия, заедно с основния разтворител, съдържанието на твърди вещества, вискозитета и температурата.

Стъпка 2: Идентифицирайте местоположението на процеса

Определете дали вентилът е монтиран при изпускане на миксера, междинен трансфер, съхранение, филтриране или непосредствено преди нанасяне на покритие.

Стъпка 3: Потвърдете механичните изисквания

Проверете размера на тръбата, нормалното и максималното налягане, дебита, работната честота и изискванията на задвижващия механизъм.

Стъпка 4: Прегледайте всеки намокрен материал

Не спирайте до тялото на клапана. Проверете седалката, диафрагмата, О-пръстените, уплътненията и уплътнителните материали на стеблото.

Стъпка 5: Оценете почистването

Определете как се почиства линията и дали вентилът съдържа зони, които биха могли да задържат тор.

Стъпка 6: Валидирайте критичните материали

За производствени линии с висока{0}}стойност или висока{1}}производителност, помислете за тестване на действителния запечатващ материал при представителна концентрация на NMP, температура, налягане и време на излагане.

Тази процедура създава проследима основа за окончателния избор и улеснява обяснението защо определен дизайн на вентила е определен за определена позиция.

 

Заключение

Най-практичният начин за сравняване на опциите на клапаните за транспортиране на суспензия от литиева батерия не е да се пита коя технология е универсално по-добра. Вместо това изборът трябва да следва изискванията на всеки раздел на процеса.

Всмесителна секциябърза изолация, автоматизация, капацитет на потока и устойчивост на износване,-свързано с частици, често са основни съображения. Следователно конструкциите на сферичните кранове могат да бъдат практични, когато техните намокрени материали и вътрешна геометрия са подходящи за суспензията.

По-близо допроцес на нанасяне на покритие, чистотата, задържаната суспензия, стабилността на запечатване и съвместимостта на материалите стават все по-важни. Може да се обмисли дизайн,-базиран на диафрагма, когато тези характеристики съответстват на изискванията на процеса.

Преди всичко съвместимостта с NMP трябва да се оцени на ниво-система за запечатване. Тялото на клапана може да остане идеално стабилно, докато седлото или еластомерното уплътнение претърпяват химическо или механично разграждане.

За екипите за закупуване и инженерите по процеси най-полезният подход е да предоставят на доставчика на вентили пълните условия на процеса, вместо просто да поискат клапан от неръждаема{0}}стомана по номинален размер. Надлежно документиран състав на суспензията, работно състояние, метод на почистване и спецификация на-намокрения материал осигуряват много по-силна основа за-дългосрочна надеждност на клапана.

 

ЧЗВ

1. Защо NMP има значение при избора на клапан за суспензия на батерии?

NMP може да взаимодейства по различен начин с полимери и еластомери в зависимост от материала и работните условия. Следователно съвместимостта на уплътнението трябва да се провери заедно с температурата, налягането, времето на експозиция и действителната формула на суспензията.

2. Трябва ли да се използва един и същ клапан за целия тръбопровод за тор?

Не е задължително. Секциите за смесване, междинен трансфер и предварително -покритие могат да имат различни изисквания за поток, чистота, налягане и поддръжка. Изборът на вентил трябва да се основава на конкретната позиция в процеса.

3. Какви уплътнителни материали трябва да се проверят първо?

Доставчикът трябва да предостави пълната спецификация на-намокрения материал, включително седалки, диафрагми, О-пръстени, уплътнения и уплътнения на стеблото. Могат да се вземат предвид PTFE и други химически устойчиви материали, но пригодността трябва да се провери при действителни работни условия.

4. Какво е основното безпокойство при използване на сферичен кран с абразивна суспензия?

Твърдите частици могат да допринесат за износване около топката и седалката, особено когато суспензията е силно натоварена или клапанът се върти често. Следователно съдържанието на твърди частици, характеристиките на частиците, налягането и честотата на цикъла трябва да се вземат предвид по време на избора.

5. Каква информация трябва да изпратя на производител на клапан?

Осигурете типа суспензия, химията на катода или анода, концентрацията на NMP, съдържанието на твърди частици, вискозитет, температура, налягане, скорост на потока, размер на тръбата, тип връзка, метод на почистване, работна честота и необходимите уплътнителни материали. Това позволява на производителя да оцени приложението, вместо да избира клапан само въз основа на размер и налягане.