Compoundier-Technologie für Batteriemassen

Die Entwicklung und Realisierung von Akku- und Batteriesystemen mit hoher Energiedichte sind wichtige Mosaiksteine in den Antworten auf die globalen Trends sowie die Nachhaltigkeitsziele der UNO. In diesen spielen die nachhaltige und dezentrale Erzeugung, Speicherung und Nutzung von Energie eine Schlüsselrolle. Beim Finden von zielführenden Stoffkombinationen und Verfahren kommt dem Handhaben von elektrisch-leitfähigen Materialen große Bedeutung zu.

Zu den typischen Anforderungen gehört das intensive Mischen in Feststoff, wie auch in der viskosen Phase, ohne die Struktur der funktionalen Füllstoffe zu zerstören und damit die Leitfähigkeit zu mindern. Gleichzeitig ist auch das Einhalten von strikten Temperaturgrenzen eine mögliche Anforderung.

Das über Jahrzehnte erworbene Wissen um die Handhabung von leitfähigen Materialen, die auch nanoskalig sein können wie z.B. Graphene oder verschiedene Varianten von Carbon Nanotubes (CNTs) oder sonst in alternativen Industrien eingesetzt werden, befähigt die Verfahrensentwickler von BUSS, maßgeschneiderte Lösungen zu finden, zu evaluieren und erfolgreich einzusetzen.

So wird das ganze Potential von kontinuierlichen Systemen ausgeschöpft: Uniforme Prozessbedingungen, enge Verweilzeitverteilung, jederzeitige Prozesskontrolle und -sicherung sowie die Integration von diversen Verfahrensschritten gehören zu den typischerweise genutzten Features.

Anforderungen an die Aufbereitung

Diese Kombination von verfahrenstechnischer Expertise und den systemspezifischen Möglichkeiten des BUSS Ko-Kneters erlauben das Umsetzen von ausgeklügelten Lösungen: Hohe Anteile an leitfähigen Zuschlagstoffen können auf mehrere Zuführstellen verteilt werden. Die unmittelbar einsetzenden Mischvorgänge bei moderaten Schergeschwindigkeiten und jeweiligen Relaxationsphasen führen zu exzellenten distributiven Mischergebnissen, ohne die innere Struktur der leitfähigen Materialien sowie der Polymere zu schädigen. Oft können mit niedrigen Anteilen an leitfähigen Komponenten die gleichen elektrischen Eigenschaften bzw. bessere Eigenschaften mit den gleichen Anteilen erzielt werden. Daraus folgend ergibt sich eine bessere Verarbeitbarkeit aufgrund der niedrigeren Viskositäten.

Die Designfreiheit des Systems ermöglicht zudem, spezifisch auf die sich erhöhende Viskosität in den Verfahrenszonen mit gezielt gewählten Konfigurationen einzugehen. Dies erlaubt eine maßgeschneiderte Steuerung und Kontrolle der Prozessbedingungen. Die breit abgestützte Verfahrensexpertise und die eingesetzte Compoundiertechnologie des Ko-Kneters machen BUSS zum Technologieführer und idealen Partner in der Entwicklung und Kommerzialisierung von nachhaltigen Systemlösungen.

Typisches Anlagenlayout für die Aufbereitung von Batteriemassen

Typical plant layout for processing of battery compounds

BUSS Compoundiersysteme bieten folgende spezifische Vorteile

  • Intensives Mischen bei tiefem spezifischem Energieeintrag
    Mehrflügelige BUSS Compounder der neusten Generation erzielen ein höhere Mischwirkung bei einem niedrigeren spezifischen Energieeintrag. Dies liegt an einer höheren Zahl an Mischzyklen, die optimal auf die jeweiligen Prozesszone abgestimmt ist. Die Energie wird nahezu ausschließlich mechanisch (dissipativ) als Scherenergie in der Compoundier-Anlage eingeleitet.

  • Präzise Temperaturführung
    Der BUSS Ko-Kneter erlaubt eine präzise Temperaturführung aufgund einer kontrollierten Energieeinleitung und gleichförmigen, moderaten Scherraten, sowie deren Temperaturüberwachung durch Thermoelemente, die in von Compound umgebenen, hohlgebohrten Knetbolzen an relevanten Positionen entlang des Verfahrensteils montiert sind.

  • Intensives distributives Mischen
    Die BUSS Compoundier-Anlagen und insbesondere der BUSS Ko-Kneter gewährleistet ein intensives verteilendes Mischen, da die Überlagerung von Rotation und Axialbewegung der Misch- und Knetschnecke Dehnströmungen bewirkt sowie eine grosse Anzahl an Scheroberflächen und dabei ein kanalübergreifendes Mischen erzeugt.

  • Flexible Konfiguration des Verfahrensteils
    Schneckenelemente, Auskleidungsschalen und Knetbolzen sind leicht auszutauschende Komponenten, die durch Öffnen des aufklappbaren Verfahrensteils des BUSS Ko-Kneters einfach zugänglich sind. All diese Elemente können ohne Ausbau von Gehäuse oder der Schneckenwelle ausgetauscht werden.

  • Flüssigkeitseinspritzung an jeder Bolzenposition
    Einspritzbolzen, die im BUSS Ko-Kneter an jeder Position entlang des Verfahrensteils montiert werden können, ermöglichen das Einspritzen von Flüssigkomponenten direkt in das bereits dispergierte Produkt an der für das Verfahren optimalen Stelle. Der Mischvorgang beginnt unmittelbar, ohne Verschmierung an der Gehäusewand, und ermöglicht eine Einmischung auf kürzester Verfahrenslänge.

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