Essentiële stappen voor het produceren van hoogwaardige lithium-ion batterijen

Een industriële revolutie gedreven door innovatie  

Lithium-ion batterijen zijn onmisbaar geworden in uiteenlopende toepassingen, waaronder elektrische voertuigen, energieopslag en elektronische apparaten. Hun succes is gebaseerd op een slimme combinatie van geavanceerde technologieën en sterk geoptimaliseerde industriële processen.

Elke stap in het productieproces — van de winning van grondstoffen tot de uiteindelijke transformatie naar actieve materialen voor elektroden — is cruciaal om de kwaliteit, prestaties en duurzaamheid van batterijen te waarborgen. Deze processen brengen logistieke, chemische en technische uitdagingen met zich mee die diepgaande expertise vereisen.

Gigafactories spelen een centrale rol in deze energierevolutie. Ze beheren geavanceerde operaties die beginnen met het strategisch inkopen van grondstoffen. Samenwerking met betrouwbare leveranciers garandeert een stabiele toegang tot lithium, kobalt, mangaan en nikkel — essentiële elementen voor de productie van lithium-ion batterijen.

Neem contact op met onze expert 

De geopolitieke en economische context  

Het inkopen van grondstoffen voor de productie van lithium-ion batterijen is een complexe taak, gekenmerkt door belangrijke geopolitieke en economische uitdagingen. Kritieke materialen zoals lithium, kobalt, nikkel en mangaan zijn vaak geconcentreerd in specifieke regio's, wat hun winning en beschikbaarheid bijzonder uitdagend maakt.

Belangrijke materialen en de rol van grote spelers  

• Kobalt: De Democratische Republiek Congo (DRC) is verantwoordelijk voor ongeveer 70% van de wereldwijde kobaltproductie. Politieke en sociale stabiliteit in de DRC is essentieel voor een betrouwbare toelevering.  
• Lithium: Bekend als het "witte goud" van de energietransitie, wordt lithium voornamelijk gewonnen uit zoutvlakten in Zuid-Amerika (Chili en Argentinië) en Australische mijnen, die samen meer dan drie kwart van de bekende wereldreserves controleren.  
• Mangaan: Zuid-Afrika en Gabon zijn belangrijke leveranciers, wat nauwe samenwerking vereist om consistente leveringen te garanderen.  
• Nikkel: Indonesië, nu de wereldleider in nikkelproductie, voegt een extra laag complexiteit toe aan de toeleveringsketen.

Industriële strategieën  

Fabrikanten hanteren verschillende strategieën om deze uitdagingen aan te pakken:  

• Diversificatie van toeleveringsbronnen om de afhankelijkheid van specifieke regio's te verminderen.  
• Rechtstreekse partnerschappen met producenten om middelen veilig te stellen en geopolitieke risico's te minimaliseren.  
• Investeren in recycling: Geavanceerde recyclingtechnologieën verminderen de afhankelijkheid van primaire grondstoffen en beperken de milieueffecten. 

Na winning moeten grondstoffen worden geraffineerd tot intermediaire verbindingen zoals nikkel-, kobalt- en mangaansulfaten: essentiële voorlopers voor de productie van elektroden.

Het chemische proces  

In gespecialiseerde reactoren worden ertsen opgelost in zwavelzuur, vaak gecombineerd met oxidanten om de reactiviteit te verbeteren. De temperatuur en druk worden zorgvuldig gecontroleerd om de omzetting te maximaliseren.

Waarom zuiverheid belangrijk is

Sulfaten moeten een zuiverheid van meer dan 99% bereiken om parasitaire reacties in latere stappen te voorkomen. Onzuiverheden kunnen de prestaties van batterijen aantasten, waardoor de energie-efficiëntie en levensduur afnemen.

Filtratie scheidt vaste onzuiverheden van de oplossing en recupereert sulfaten in de vorm van een homogene "filter cake."

Gebruikte technologieën  

Geavanceerde filterpersen zorgen voor snelle en effectieve scheiding, terwijl hermetisch afgesloten systemen het risico op besmetting minimaliseren.

Voordelen  

Een consistente "filter cake" vergemakkelijkt transport en daaropvolgende transformaties, terwijl de kwaliteit wordt gewaarborgd en werknemers worden beschermd tegen potentiële risico's.

Geautomatiseerd verpakkingsproces voor filter cake in big bags

Sulfaten worden omgezet in hydroxiden, zoals nikkel- en mangaanhydroxiden, die essentieel zijn voor de productie van actieve kathodematerialen.

Een rigoureus proces  

De reactie met natriumhydroxide vereist nauwkeurige controle van temperatuur, pH en concentraties van de reagentia om onzuiverheden te vermijden en volledige conversie te garanderen.

Impact op batterijen  

De kwaliteit van hydroxiden heeft directe invloed op batterijprestaties, waaronder stabiliteit, capaciteit en levensduur.

Hydroxiden worden gemengd om PCAM (Precursors Cathode Active Material) te creëren, het basismateriaal voor positieve elektroden.

Industrieel proces  

Gespecialiseerde apparatuur zorgt voor een uniforme verdeling van de deeltjes en een precieze chemische samenstelling, afgestemd op de strenge eisen van batterijcellen.

Resultaten  

Hoogwaardige PCAM zorgt voor een consistente ladingsverdeling, minimaliseert energieverlies en verbetert de chemische stabiliteit.

Geautomatiseerde bereiding van PCAM met uw lithium-, nikkel-, mangaan- en kobalthydroxiden

De laatste stap is calcinatie, waarbij PCAM wordt blootgesteld aan ongeveer 700°C om het te transformeren naar CAM (Cathode Active Material).

Effecten van calcinatie  

- Geoptimaliseerde kristallisatie voor verbeterde elektrochimische eigenschappen.  

- Homogene integratie van additieven, zoals lithiumhydroxide, om kathodes te stabiliseren.

Impact  

Hoogwaardige CAM biedt een hogere energiedichtheid, een langere levensduur en betere cyclusprestaties.

Conclusie

De productie van lithium-ion batterijen vereist technische expertise in elke fase, van de inkoop van grondstoffen tot het uiteindelijke calcineringsproces. Innovatieve oplossingen, zoals die van Palamatic Process, helpen fabrikanten om doelen op het gebied van duurzaamheid en prestaties te bereiken, en ondersteunen de wereldwijde energietransitie.