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Sep 19, 2023

Desafios durante o lítio

Rahul Bollini está escrevendo uma série de artigos explicando os desafios enfrentados durante a configuração de uma planta de fabricação de células de íons de lítio, que devem ser relevantes para qualquer empresa que esteja entrando neste campo. Esse

Rahul Bollini está escrevendo uma série de artigos explicando os desafios enfrentados durante a configuração de uma planta de fabricação de células de íons de lítio, que devem ser relevantes para qualquer empresa que esteja entrando neste campo. Este artigo (parte 6 da série) explica os desafios enfrentados pela empresa fabricante de células de íons de lítio ao planejar sua expansão e diversificação.

A expansão para o mesmo tipo de fabricação de células geralmente é feita de forma modular, ou seja, múltiplas linhas do mesmo tipo de equipamento são adicionadas caso a planta já esteja totalmente automatizada. Caso a planta não seja totalmente automatizada, a automação é implantada para aumentar a produção dos equipamentos existentes.

Menos automação permite mais flexibilidade na saída desejada, mas com algumas limitações. Por exemplo, 15Ah (modelo de ciclo de vida mais alto) e 16Ah de capacidade de LFP em varredura de formato cilíndrico 33140 podem ser produzidos com o mesmo equipamento. Células com altura menor e diâmetro semelhante, como 6Ah de LFP no formato cilíndrico 32700, também podem ser produzidas no mesmo equipamento (algumas pequenas alterações e ajustes necessários). Além disso, células de densidade de energia gravimétrica (Wh) mais altas e mais baixas podem ser produzidas modificando o design da célula interna. As células LFP podem atingir muito perto de 200Wh/Kg simplesmente usando coletores de corrente mais finos e utilizando mais material ativo na composição da pasta de cátodo e ânodo. Mas isso afeta o ciclo de vida, a resistência interna, a velocidade de carregamento e levará a um aumento maior da temperatura durante as operações.

Uma planta já bem automatizada operando com plena utilização da capacidade não tem muito espaço para aumentar a capacidade de produção. Conseqüentemente, linhas de tamanho semelhante são adicionadas em mais números para aumentar a capacidade de produção. Pode-se perguntar: qual a diferença nos equipamentos das plantas semiautomáticas e totalmente automáticas? Para começar, a capacidade do misturador seria menor e suas quantidades seriam maiores em uma planta semiautomática para permitir diversas formulações e diversas velocidades de mistura para produzir vários tipos de células. Por outro lado, uma planta totalmente automática utilizaria uma capacidade maior para garantir maior homogeneidade na produção e se concentraria na fabricação de menos modelos de células.

Se o integrador de sistemas para a expansão da planta for diferente do anterior, especialmente durante o aumento dos níveis de automação, pode representar um desafio fazer com que a planta funcione conforme a produção desejada. Pode haver alguns atrasos e maior desperdício de matéria-prima e produção. Com a mudança dos estilos de automação, ocorrem mudanças nos estilos de produção e a força de trabalho precisa de treinamento adicional para lidar com essas mudanças.

Para uma empresa de fabricação de células, produzir uma gama diversificada de células é crucial para atender às necessidades de uma gama mais ampla de aplicações. Devido à sua maior densidade de energia (gravimétrica e volumétrica), tensão, potência e ciclo de vida, as baterias de íons de lítio estão se tornando cada vez mais populares. Como resultado, muitas aplicações estão agora em transição para essas baterias. Mas essas aplicações exigem diferentes tipos de células de íons de lítio. Considere uma célula de íon de lítio usada em um telefone celular versus aquela usada em um ônibus elétrico. Essas duas aplicações exigem diferentes formatos, capacidades e produtos químicos. Pode ser um desafio para um fabricante de células produzir ambos, mas selecionar aplicações que usam parâmetros semelhantes para células de íons de lítio é uma tarefa mais simples.

Mesmo formato, diferentes capacidades/classificações de potência – Já ouviu falar em célula EV e célula ESS? Vejamos um exemplo de célula prismática LFP. Um fabricante pode produzir células EV que podem fornecer maior potência (taxa C) e ter maior densidade de energia (gravimétrica e volumétrica), mas menor ciclo de vida. Compare-o com células ESS do mesmo tipo prismático LFP, que teriam menor potência e menor densidade de energia, mas proporcionariam um ciclo de vida maior. As mudanças acontecem no design da célula e no tipo de materiais (especificações semelhantes, mas diferentes) utilizados.