Wat zijn de uitdagingen voor poeder in Gigafactories?

Gigafabrieken jagen de energierevolutie aan en coördineren complexe activiteiten die beginnen met de levering van grondstoffen.

Ze werken nauw samen met vertrouwde leveranciers en zorgen voor bevoorrechte toegang tot lithium, kobalt, mangaan en nikkel, essentiële materialen voor de productie van lithium-ionbatterijen.

De levering van grondstoffen voor Gigafactories is als een grote geopolitieke uitdaging, waarbij de inzet erg hoog en ingewikkeld is. Bepaalde landen domineren de productie van belangrijke grondstoffen, waardoor een delicate situatie ontstaat.

Congo is bijvoorbeeld een reus in de productie van kobalt, wat het land een belangrijke macht geeft in de wereld. Het is daarom cruciaal dat de regio politiek stabiel blijft om een regelmatige aanvoer te garanderen. Ook lithium, dat cruciaal is voor batterijen, komt voornamelijk uit Chili en Australië, waardoor de industrie sterk afhankelijk is van deze landen.

Voor mangaan zijn Zuid-Afrika en Gabon belangrijke spelers, wat onderstreept hoe belangrijk het is om nauw met hen samen te werken om ervoor te zorgen dat de bevoorrading niet wordt onderbroken. Tot slot is Indonesië wereldleider geworden in de productie van nikkel, wat nog een laag complexiteit toevoegt aan de toeleveringsketen.

Het doorkruisen van deze geopolitieke situatie vereist een strategische visie en solide partnerschappen om een stabiele aanvoer te garanderen van de grondstoffen die essentieel zijn voor de energierevolutie.

De kern van het werk van Gigafactories is de nauwkeurige omzetting van grondstoffen in nikkel-, mangaan- en kobaltsulfaten. Dit proces getuigt van een zeer goed begrip van de details die nodig zijn om de best mogelijke kwaliteit sulfaten te verkrijgen, een zeer belangrijke fase in de productie van batterijen.

Om deze transformatie te bereiken, wordt elk materiaal met grote precisie afgetapt in speciale reactoren. Zwavelzuur en zuurstofperoxide worden gebruikt om een exacte chemische reactie te creëren. De verhoudingen en toevoegingen van andere elementen variëren naargelang de behoeften van de fabrikanten, wat aantoont dat elke fase nauwkeurig moet worden aangepast. Deze speciale aandacht garandeert de zuiverheid van de sulfaten, die essentieel is voor het succes van de rest van het productieproces.

Uiterst nauwkeurige filtratie is een zeer belangrijke fase in de productie van Gigafactories. Dankzij deze delicate fase ontstaat de "filterkoek" die een zuivere concentratie nikkel-, mangaan- of kobaltsulfaten bevat, klaar voor gebruik in de volgende stappen van het proces.

De filterpers speelt in dit stadium een essentiële rol. Hij wint niet alleen de 'koek' terug, maar verwijdert ook de resterende vloeistof, waardoor de sulfaten kunnen kristalliseren. Soms worden er schroeven toegevoegd aan de uitlaat van de filterpers om de 'koek' te breken, wat resulteert in een meer uniform poeder. Zodra deze fase is voltooid, nemen grote zakkenvullers het over om het poeder te verpakken en klaar te maken voor de volgende fase van het proces of voor transport naar de Gigafabrieken.

De omzetting van sulfaten in hydroxiden is een bewerking die een aanzienlijke technische expertise vereist. De sulfaten worden in een reactor gegoten waar natriumhydroxide en andere producten in verschillende hoeveelheden aan worden toegevoegd, afhankelijk van de behoeften van het bedrijf.

Het mengsel blijft enige tijd in de reactor voordat het naar filterpersen wordt gestuurd. Opnieuw wordt de "filterkoek" geïsoleerd om de nikkel-, lithium-, mangaan- of kobalthydroxide-"koek" terug te winnen. Deze fase is erg belangrijk en moet nauwkeurig worden uitgevoerd om een zuiver poeder te verkrijgen dat van invloed is op de kwaliteit van de kathode van de batterij.

Tijdens deze essentiële fase worden de nikkel-, mangaan- en kobalthydroxiden zorgvuldig gemengd in een conische mixer.
Het belangrijkste doel is om een perfect uniform mengsel te verkrijgen, waarvoor een specifieke hoeveelheid tijd nodig is om het ideale mengsel te verkrijgen. Het is in dit mengsel dat het PCAM (Cathode Active Material Precursors) vorm krijgt, wat cruciaal is voor de kwaliteit van de positieve elektrode.

De thermische transformatiefase, die plaatsvindt bij 700°C in speciale branders, is een cruciale fase. PCAM, dat ontstaat door het mengen van NMC-hydroxiden, ondergaat een grote verandering bij hoge temperatuur. Dit gesofisticeerde proces vindt plaats in roterende branders, waar het PCAM gemengd wordt met lithiumhydroxide (of lithiumcarbonaat) en speciale additieven, waardoor een essentiële reactie wordt gereproduceerd.

Dit proces bestaat uit twee warmtebehandelingsfasen waarbij gassen vrijkomen en CAM (Cathode Active Material) wordt gevormd. De exacte duur van dit proces varieert, maar het is cruciaal voor de kristallijne structuur en de uiteindelijke elektrochemische prestaties van de CAM.

Al deze bewerkingen, van bevoorradingsstrategieën tot nauwgezette transformatieprocessen, positioneren Gigafactories als belangrijke spelers in de evolutie van energie. Geopolitieke stabiliteit, technische expertise en respect voor protocollen zijn de pijlers van dit succes.
Door deze verschillende fases in harmonie te orkestreren, leggen deze innovatieve faciliteiten de basis voor een duurzame energietransitie en geven ze vorm aan de toekomst van lithium-ionbatterijen. In deze toekomst wordt strategische visie gecombineerd met technische nauwkeurigheid om de energierevolutie naar duurzame horizonten te stuwen.