Batteries lithium-ion

Équipement de traitement des poudres pour l'ensemble du processus de production

Vélo électrique, smartphone ou ordinateur portable : les batteries lithium-ion sont devenues un élément incontournable de notre quotidien. Cette importance va encore s’accroître dans les années à venir avec l’expansion prévue de la mobilité électrique. Parallèlement, les exigences auxquelles sont soumises les batteries augmentent constamment. Le consommateur final veut des temps de charge plus rapides, des capacités de stockage plus élevées et des batteries qui durent longtemps. Autre point essentiel pour les fabricants de batteries et accumulateurs : les batteries doivent être aussi petites et compactes que possible tout en ayant une densité énergétique élevée. Pour satisfaire ces exigences, Hosokawa Alpine propose diverses technologies pour la fabrication de batteries lithium-ion.

Matériaux d’anode et de cathode pour batteries lithium-ion

Durant la charge et la décharge d’une batterie lithium-ion, les ions lithium se déplacent de la cathode à l’anode et inversement. La cathode et l’anode d’une batterie sont constituées de matériaux différents. Une grande diversité de composés de lithium (par exemple LCO, NMC, NCA ou LFP) sont utilisés dans la cathode, tandis que l’anode a pour composant principal le graphite ou le titanate de lithium. Tant pour les composés de lithium que pour la sphéronisation du graphite, Hosokawa Alpine a mis au point des procédés spéciaux avec d’autres entités du groupe Hosokawa Micron.

Des solutions complètes pour les précurseurs de batterie
Procédés pour les matériaux de cathode et d’anode des batteries lithium-ion
Des technologies pour une performance optimale de la batterie : temps de charge, capacité de stockage, durée de vie
Broyage sans contamination à l’aide de broyeurs sélecteurs et/ou de broyeurs à lit fluidisé et à jets d’air opposés
Sphéronisation de graphite synthétique et naturel

Expert Talk sur la fabrication de batteries

Séchage des précurseurs de batterie

Les précurseurs de batterie tels que l’oxyde de nickel, de manganèse ou de cobalt doivent d’abord être séchés. Notre partenaire Hosokawa Micron B.V. implanté aux Pays-Bas a les solutions adéquates pour cela. Le sécheur / broyeur DMR et le sécheur conique à pales CPD sont les mieux adaptés pour extraire l’humidité des boues et des gâteaux de filtre.

Broyage pour une performance optimale de la batterie

L’étape suivante est le broyage ultra-fin des substances actives. Pour la taille des particules, deux choses sont particulièrement importantes : une distribution granulométrique précise et des particules aussi fines que possible. Le broyage ultra-fin des poudres actives donne des particules plus petites avec une plus grande surface. Cela garantit des performances optimales pour la batterie. Les batteries peuvent être chargées plus rapidement, ont une durée de vie plus longue et une capacité de stockage plus élevée. Deux broyeurs de Hosokawa Alpine sont particulièrement adaptés au broyage ultra-fin :

Broyeur sélecteur ACM

Broyeur sélecteur ACM : grâce à une conception spéciale en céramique, il est résistant à l’usure, ce qui garantit une grande pureté du produit.

Broyage et sélection avec une seule machine
Broyage à froid sans contamination
Courbes de distribution granulométrique raides
Limite de séparation nette facilement réglable
Nettoyage et entretien faciles
Faible besoin en énergie spécifique

Broyeur à lit fluidisé et à jets d’air opposés AFG

Le broyeur à contre jet à lit fluidisé AFG produit des poudres avec une distribution granulométrique abrupte et une limitation nette des grains supérieurs dans une plage de d₉₇ < 10 - 15 μm.

La roue de séparation est réglable en version et en vitesse de rotation
Broyage sans contamination
Nettoyage facile grâce à la grille supérieure du séparateur rabattable et amovible

Les deux broyeurs conviennent au traitement des matériaux cathode (oxyde de lithium, de nickel, de manganèse et de cobalt p. ex.) et d’anode (graphite, silicone p. ex.).

Sphéronisation du graphite

Afin d’utiliser de manière optimale la précieuse matière première qu’est le graphite, il est nécessaire de l’arrondir sous forme de sphères. Cela apporte des avantages décisifs : La sphéronisation augmente la densité tassée et améliore ainsi la capacité de stockage et la capacité de charge rapide de l’anode de la batterie. La durée de vie de la batterie s’en trouve également augmentée. La cinétique d’intercalation, et donc la conductivité, des ions lithium dans l’anode de la batterie est améliorée également. Hosokawa Alpine a développé des machines pour la sphéronisation du graphite synthétique et naturel : le broyeur sélecteur Zirkoplex ZPS et l'Alpine Particle Rounder APR.

Sphéronisation de graphite synthétique avec le broyeur sélecteur Zirkoplex ZPS

Rendement jusqu’à 90 % : faible perte de la précieuse matière première
Débits élevés
Densités tassées élevées pour une plus grande capacité de stockage
Différentes granulométries cibles possibles (x50 = 10 – 12 µm ; x50 = 15–16 µm ; x50 = 18–22 µm)
Faible consommation d’énergie spécifique
Faibles valeurs BET

Sphéronisation de graphite naturel avec le Alpine Particle Rounder APR

Temps de traitement courts
Débits élevés
Rendement jusqu’à 80 % : faible perte de graphite
Différentes granulométries cibles possibles (x50 = 10 – 12 µm ; x50 = 15–16 µm ; x50 = 18–22 µm)
Faible consommation d’énergie spécifique
Faibles valeurs BET

Enrobage et mélange

Des mélangeurs à force de cisaillement élevée sont employés pour l’enrobage des matériaux d’électrode. Ils assurent non seulement un mélange homogène des matériaux, mais aussi un enrobage optimal avec du noir de carbone et des liants, ce qui contribue à améliorer encore la conductivité de la batterie. Là encore, les technologies de notre partenaire néerlandais Hosokawa Micron B.V. entrent en jeu. Le mélangeur à haut cisaillement / à impact Cyclomix, le mélangeur à pales modulaire Modulomix et le mélangeur à vis conique Nauta conviennent ici.

Installations de fabrication de batteries lithium-ion

Configurées selon vos besoins précis

Vous avez des exigences particulières pour votre installation de transformation des précurseurs de batterie ? Faites-nous en part ! Nous trouverons ensemble la solution qui vous convient le mieux.

Venez discuter avec nous