В производстве аккумуляторов нового поколения фильтрация суспензии электрода напрямую влияет на стабильность нанесения покрытия, качество электрода, работу оборудования и использование материалов. Даже небольшие агломераты, металлические частицы, высохшая суспензия или посторонние загрязнители могут привести к дефектам покрытия, нестабильной подаче суспензии, засорению фильтра и ненужным потерям материала.

Один производитель аккумуляторов испытывал проблемы с нестабильной подачей суспензии во время процесса нанесения покрытия на электроды. Заказчик уже установил фильтрационное оборудование, но частые колебания все еще происходили вблизи машины для нанесения покрытия. Существующая схема фильтрации не могла эффективно сбалансировать удаление загрязнителей, стабильность потока и срок службы фильтра.

Вместо того чтобы просто рекомендовать более тонкий картридж фильтра, Pullner изучил фактическую производственную линию заказчика, маршрут циркуляции суспензии, позиции фильтрации, расположение оборудования и эксплуатационные проблемы. На основе анализа на месте Pullner предложил комбинированное решение по фильтрации и оптимизации трубопроводов с использованием сетчатого картриджа фильтра для защиты на входе и трех капсульных фильтров PRI с одним картриджем, установленных параллельно перед машиной для нанесения покрытия.

Оптимизированная система помогла заказчику улучшить стабильность нанесения покрытия, сократить потери суспензии, защитить производственное оборудование и снизить общие эксплуатационные расходы на производство аккумуляторов.

Заказчик использовал суспензию электрода в непрерывном процессе нанесения покрытия на аккумулятор. Во время производства суспензия должна была проходить через систему подачи и фильтрации перед поступлением в машину для нанесения покрытия.

Однако несколько проблем влияли на нормальную работу:

• Нестабильный поток суспензии перед процессом нанесения покрытия

• Неравномерное качество покрытия, вызванное загрязнителями или агломератами

• Быстрое засорение фильтров на выходе

• Чрезмерные колебания давления в линии подачи суспензии

• Частые остановки линии для замены и очистки фильтров

• Суспензия, остающаяся внутри фильтров и трубопроводов во время технического обслуживания

• Увеличение отходов дорогостоящих аккумуляторных материалов

Заказчик первоначально рассматривал возможность замены существующего фильтра на продукт с более тонкой фильтрацией. Однако использование только более тонкого фильтра не обязательно решило бы проблему. Если бы крупные частицы и агломераты не были удалены заранее, фильтр на последней стадии быстро засорился бы, создавая более высокое перепад давления и делая подачу суспензии еще менее стабильной.

Поэтому Pullner рекомендовал оценить всю производственную линию, а не фокусироваться только на одном картридже фильтра.

Техническая команда Pullner изучила секции подготовки, транспортировки, предварительной фильтрации, циркуляции и нанесения покрытия суспензией заказчика.

Анализ показал, что первоначальная схема фильтрации не обеспечивала достаточной поэтапной защиты. Более крупные загрязнители и агломераты суспензии попадали в секцию фильтрации на выходе, увеличивая нагрузку на фильтры, установленные рядом с машиной для нанесения покрытия.

В то же время первоначальная конфигурация трубопроводов не обеспечивала достаточной фильтрационной способности для стабильной непрерывной работы. Когда сопротивление фильтра на выходе увеличивалось, давление и расход суспензии колебались, что влияло на консистенцию суспензии, подаваемой в машину для нанесения покрытия.

Таким образом, основная проблема была вызвана не одним картриджем фильтра. Это был комбинированный результат позиции фильтрации, распределения загрязнителей, доступной площади фильтрации, конфигурации трубопроводов и фактического рабочего потока.

На основе этих выводов Pullner разработал двухступенчатое решение для фильтрации вместе с предложением по модификации трубопроводов.

Первым улучшением была установка сетчатого картриджа фильтра перед существующей секцией предварительной фильтрации.

Сетчатый картридж фильтра использовался для перехвата более крупных частиц, фрагментов высохшей суспензии, агломератов и других грубых загрязнителей до того, как они попадут в систему фильтрации на выходе.

По сравнению с прямым использованием тонкого картриджа фильтра в этой позиции, сетчатый картридж имел несколько практических преимуществ:

• Высокая механическая прочность

• Низкий начальный перепад давления

• Стабильная производительность в условиях циркуляции суспензии

• Эффективное удаление более крупных загрязнителей

• Снижение нагрузки загрязнителей на фильтры на выходе

• Простой осмотр и очистка при необходимости

• Более длительный срок службы последней стадии фильтрации

Эта защита на входе предотвращала быстрое засорение фильтров рядом с машиной для нанесения покрытия грубыми загрязнителями. Она также помогла стабилизировать перепад давления во всей системе фильтрации.

Рейтинг фильтрации и структура сетчатого картриджа были выбраны в соответствии с характеристиками суспензии заказчика, состоянием загрязнителей, требованиями к потоку и целевой фильтрацией на выходе.

Второе улучшение было сделано на входе в машину для нанесения покрытия.

Pullner рекомендовал установить три капсульных фильтра PRI с одним картриджем параллельно перед поступлением суспензии в машину для нанесения покрытия. Параллельная конфигурация увеличила доступную площадь фильтрации и распределила общий поток суспензии между тремя фильтрационными установками.

По сравнению с одной линией фильтрации, параллельная схема с тремя фильтрами обеспечивала несколько преимуществ:

• Меньшая нагрузка по потоку на каждый отдельный фильтр

• Снижение перепада давления на стадии фильтрации

• Более стабильная подача суспензии в машину для нанесения покрытия

• Увеличенная общая грязеемкость

• Более длительный срок службы фильтра

• Снижение частоты производственных перебоев

• Более простое техническое обслуживание и замена фильтра

• Улучшенная эксплуатационная гибкость

Капсульный фильтр PRI объединяет картридж фильтра и корпус в интегрированную фильтрационную установку. Его компактная конструкция помогает сократить сложные монтажные работы и делает замену фильтра более удобной.

Для применений с аккумуляторной суспензией внутренняя конфигурация фильтра может быть настроена в соответствии с составом суспензии, требуемым рейтингом фильтрации, вязкостью, расходом, давлением, температурой и требованиями к химической совместимости.

Параллельная конструкция была особенно важна в этом проекте. Вместо того чтобы пропускать весь производственный поток через один фильтр, суспензия распределялась через три фильтрационные установки PRI. Это снизило сопротивление фильтрации каждой ветви и обеспечило более стабильную подачу в процесс нанесения покрытия.

Выбор продукта был лишь частью проекта. Pullner также помог заказчику оптимизировать трубопровод фильтрации.

Модификация была направлена на улучшение распределения потока суспензии, сокращение ненужных зон удержания и обеспечение сбалансированной работы трех параллельных фильтров.

Оптимизация включала рассмотрение:

• Позиций установки фильтра

• Конфигурации ответвлений трубопроводов

• Направлений входа и выхода

• Распределения потока между параллельными фильтрами

• Позиций клапанов

• Точек контроля давления

• Процедур замены фильтра

• Дренажа и рекуперации суспензии

• Доступа для очистки и технического обслуживания

Сбалансированные трубопроводы были важны, поскольку неправильно спроектированная параллельная система может привести к неравномерному распределению потока. Один фильтр может нести более высокий поток, чем другие, что приводит к более быстрому засорению и нестабильному рабочему давлению.

Поэтому Pullner учитывал как фильтрационные продукты, так и фактическую конфигурацию трубопроводов. Это позволило трем капсульным фильтрам PRI работать как одна скоординированная стадия фильтрации, а не как три независимых фильтра с неравномерной нагрузкой.

Модифицированная линия также сделала техническое обслуживание более удобным и сократила количество суспензии, остающейся внутри системы фильтрации во время замены фильтра.

После установкисетчатого предварительного фильтра, трех параллельныхкапсульных фильтров PRIи оптимизированной конфигурации трубопроводов заказчик провел производственные испытания в реальных условиях эксплуатации.

Система фильтрации продемонстрировала более стабильные показатели давления и потока. Более крупные загрязнители перехватывались сетчатым фильтром на входе, в то время как капсульные фильтры PRI обеспечивали контролируемую финальную фильтрацию перед машиной для нанесения покрытия.

Заказчик сообщил о явных улучшениях в процессе нанесения покрытия:

• Подача суспензии стала более стабильной

• Колебания покрытия уменьшились

• Засорение фильтра происходило реже

• Производственные перебои сократились

• Отходы суспензии при техническом обслуживании уменьшились

• Оборудование на выходе получило лучшую защиту

• Управлять работой фильтрации стало проще

Оптимизированная линия фильтрации помогла заказчику сократить потери ценной аккумуляторной суспензии. Она также сократила косвенные расходы, связанные с дефектами покрытия, очисткой оборудования, заменой фильтров, простоями производства и бракованными электродными материалами.

Самое главное, проект улучшил стабильность всей линии нанесения покрытия, а не решил только одну временную проблему фильтрации.

Проект был успешным, потому что решение основывалось на реальном производственном процессе заказчика.

Фильтрация аккумуляторной суспензии не может определяться только номером модели фильтра или номинальным рейтингом в микронах. Вязкость суспензии, содержание твердых веществ, распределение частиц, состояние агломератов, расход, давление, конструкция трубопроводов, требования к нанесению покрытия и процедуры очистки могут влиять на эффективность фильтрации.

Установка более тонкого фильтра без анализа этих условий может привести к быстрому засорению, чрезмерному перепаду давления, короткому сроку службы и нестабильной подаче суспензии.

В данном случае Pullner использовал стратегию поэтапной фильтрации:

1. Сетчатый картридж фильтра удалял более крупные загрязнители перед предварительной фильтрацией.

2. Три параллельных капсульных фильтра PRI обеспечивали стабильную финальную фильтрацию перед нанесением покрытия.

3. Конфигурация трубопроводов была модифицирована для улучшения баланса потока и условий технического обслуживания.

Комбинация фильтрационных продуктов и инженерной оптимизации позволила заказчику достичь более практичного и устойчивого результата.

Pullner предоставляет индивидуальные фильтрационные продукты и техническую поддержку для процессов производства литий-ионных аккумуляторов и новой энергетики, включая:

• Фильтрация катодной суспензии

• Фильтрация анодной суспензии

• Фильтрация линии нанесения покрытия на электроды

• Фильтрация при перекачке и циркуляции суспензии

• Предварительная фильтрация сырья

• Фильтрация электролита

• Фильтрация технологических жидкостей

• Фильтрация чистящих жидкостей

Доступные решения включают сетчатые картриджи фильтров, плиссированные картриджи фильтров, фильтры из нержавеющей стали, капсульные фильтры, корпуса фильтров и индивидуальные параллельные системы фильтрации.

Pullner может оценить свойства суспензии заказчика, рабочий поток, рейтинг фильтрации, давление, температуру, существующее оборудование, размеры трубопроводов, пространство для установки и требования к замене фильтра перед рекомендацией подходящего решения.

Вместо выбора фильтра только по номеру модели, Pullner фокусируется на полном процессе фильтрации. Также могут быть организованы испытания образцов и мелкосерийная валидация перед полномасштабным производственным использованием.

Для получения дополнительной информации о фильтрации аккумуляторной суспензии и решениях с капсульными фильтрами PRI посетите www.pullnerfilter.com.