سوال: اصلی‌ترین خطرات آلودگی مرتبط با مس و روی در تولید باتری‌های لیتیومی چیست و چرا مدیران خرید استانداردهای سختگیرانه‌ای برای فاقد مس و فاقد روی اعمال می‌کنند؟

در دنیای پردازش دقیق بالا در تولید باتری‌های لیتیومی، حتی کوچک‌ترین مقدار آلودگی ناشی از فلزات ردیابی‌شده می‌تواند منجر به شکست فاجعه‌بار باتری‌ها، خطرات ایمنی و زیان‌های مالی عظیمی شود. مدیران خرید و مهندسان تحقیق و توسعه که خطوط تولید باتری را طراحی می‌کنند، باید استانداردهای سختگیرانه‌ای برای عدم وجود مس (Cu-free) و عدم وجود روی (Zn-free) را در تمام ماشین‌آلات از جمله اینورترهای فرکانسی، کابینت‌های برقی و سیستم‌های پنوماتیکی اعمال کنند.

دلیل علمی این سخت‌گیری، واکنش‌پذیری الکتروشیمیایی لیتیوم است. در چرخه‌های شارژ و دشارژ سلول لیتیومیون، ذرات ریز مس و روی از اجزای صنعتی معمولی به دلیل سایش مکانیکی یا واکنش شیمیایی جدا می‌شوند. این ذرات فلزی ریز به مواد فعال باتری و الکترولیت مهاجرت می‌کنند.

با گذشت زمان، این آلاینده‌های فلزی تحت فرآیند انحلال و بازرسوب‌شدن الکتروشیمیایی قرار می‌گیرند و بر روی آند بلورهای ریز فلزی به نام «دندریت» تشکیل می‌دهند. هنگامی که دندریت‌ها رشد می‌کنند، می‌توانند غشای پلیمری بسیار نازک جداساز را که الکترودهای مثبت و منفی را از یکدیگر جدا می‌کند، نفوذ کنند. اگر دندریتی این غشای جداساز را سوراخ کند، باعث ایجاد اتصال کوتاه داخلی محلی می‌شود. این امر منجر به تخلیه خودبه‌خود سریع، گرم‌شدن محلی و در موارد شدید، فرار حرارتی می‌شود که در نتیجه باتری آتش می‌گیرد یا منفجر می‌شود.

برای حذف این خطر، کارخانه‌های مدرن باتری از استفاده از مس، روی و آلیاژهای آن‌ها (مانند برنج و برنز) در هر تجهیزاتی که مستقیماً بالای یا نزدیک سلول‌های باز باتری در طول مراحل مونتاژ، برش، پیچیدن و پرکردن الکترولیت قرار می‌گیرند، جلوگیری می‌کنند. استانداردهای صنعتی معمولاً تجهیزات فاقد مس و فاقد روی را به‌گونه‌ای تعریف می‌کنند که محتوای این عناصر در تمام مواد در معرض دید، کمتر از ۱٪ یا حتی ۰٫۱٪ وزنی باشد.

سوال: اینورترهای فرکانسی و تجهیزات اتوماسیون اطراف آن‌ها چگونه در حفظ محیطی فاقد مس و فاقد روی نقش ایفا می‌کنند؟

درایوهای تبدیل فرکانس یا درایوهای متغیر فرکانس (VFDها) برای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی در خطوط تولید باتری‌های لیتیوم حیاتی هستند. این موتورها ماشین‌آلات اختلاط، غلطک‌های پوشش‌دهنده الکترود، چاقوی‌های برش دهنده و نوارهای نقاله حمل مواد را به حرکت درمی‌آورند. اگرچه درایوها معمولاً در کابینت‌های برقی دور از محل نصب می‌شوند، اما انتخاب و نصب آن‌ها باید با قوانین سختگیرانه کنترل آلودگی نیز مطابقت داشته باشد، زیرا به طور مستقیم به خط خودکار متصل می‌شوند.

اول، اینورترهای فرکانس استاندارد و موتورها اغلب دارای پیچش‌های مسی، بلوک‌های ترمینال برنجی و رادیاتورهای گرماگیر یا نگهدارنده‌های روکش‌دار شده با روی هستند. اگر این اینورترها در مجاورت خط تولید نصب شوند، فن‌های خنک‌کننده می‌توانند ذرات ریز روی یا مس از رادیاتورهای گرماگیر را به صورت مستقیم بر روی صفحات الکترودی که در معرض هستند، پخش کنند. بنابراین، مهندسان باید اینورترهایی را انتخاب کنند که دارای سیستم‌های خنک‌کننده حلقه‌بسته طراحی شده‌اند یا VFDهایی را انتخاب کنند که از رادیاتورهای گرماگیر آلومینیوم آنودیزه یا فولاد ضدزنگ به جای گزینه‌های روکش‌دار شده با روی استفاده می‌کنند.

دوم، کابل‌کشی و سیستم‌های محافظتی مرتبط با درایوهای اینورتر فرکانس بالا باید با دقت مدیریت شوند. کابل‌های محافظت‌شده استاندارد از بافته‌های مسی استفاده می‌کنند و گیرنده‌های کابل استاندارد از برنج ساخته می‌شوند. برای جلوگیری از آلودگی، مهندسان تحقیق و توسعه باید کابل‌هایی را مشخص کنند که دارای محافظت نیکل‌پوش هستند یا کابل‌ها را در لوله‌های فولاد ضدزنگ دربسته قرار دهند. گیرنده‌های کابل نیز باید با گیرنده‌های فولاد ضدزنگ یا گزینه‌های ویژه پلی‌آمید جایگزین شوند.

سوم، یکپارچه‌سازی درایوهای فرکانسی با مانیفولدهای هوایی و سیلندرهای محلی باید به‌دقت هماهنگ شود. در بسیاری از ایستگاه‌های خودکار، یک موتور الکتریکی محرک توسط درایو فرکانسی همراه با اکチュئتورهای هوایی کار می‌کند. تأمین این اجزا از یک تولیدکننده باکیفیت و معتبر مانند AIRWORK اطمینان حاصل می‌کند که komponent‌های پневماتیک , مانند شیرها، سیلندرها و واحدهای آماده‌سازی هوا، به‌طور کامل گواهی‌نامه عدم وجود مس و روی را داشته باشند و از نظر پایداری زیست‌محیطی با سیستم‌های الکتریکی همسو باشند.

سوال: چالش‌های مهندسی در جایگزینی مواد استاندارد برنجی و روی‌آب‌شده در اجزای هوایی چیست و AIRWORK چگونه آن‌ها را حل می‌کند؟

اجزای پنوماتیک استاندارد به‌طور گسترده‌ای از برنج برای اتصالات، شیرهای داخلی و ساکن‌کننده‌ها و همچنین از فولاد روی‌آندود شده برای درپوش‌های انتهایی سیلندر، میله‌های اتصال و نگهدارنده‌ها استفاده می‌کنند. برنج به دلیل روان‌کاری ذاتی و مقاومت در برابر خوردگی محبوب است، در حالی که روی‌آندود کردن روشی اقتصادی برای جلوگیری از زنگ‌زدگی فولاد محسوب می‌شود. با این حال، در تولید باتری‌های لیتیوم، این مواد استاندارد ممنوع اعلام شده‌اند. جایگزینی آن‌ها چالش‌های مهندسی متعددی ایجاد می‌کند:

• حفظ روان‌کاری بدون استفاده از برنج: برنج اغلب در سطوح تماس آبستره‌ی درزگاه‌های متحرک به دلیل ضریب اصطکاک پایین آن استفاده می‌شود. جایگزینی آن با فولاد ضدزنگ می‌تواند در صورت عدم صیقل‌دهی بسیار بالای سطح، منجر به سایش سریع‌تر درزگاه‌ها شود.
• جلوگیری از خوردگی بدون روی‌آندود کردن: قطعات فولاد نرم باید با موادی جایگزین شوند که مقاومت در برابر زنگ‌زدگی برابر یا بهتری نسبت به روی‌آندود ارائه دهند، بدون اینکه از پوشش‌های رویی استفاده شود.
• کنترل هزینه: فولاد ضدزنگ و نیکل‌آندود کردن گران‌تر از برنج و فولاد روی‌آندود شده استاندارد هستند.

ایروورک راه‌حل‌های پنوماتیک تخصصی را به‌طور دقیق برای segu صنعت باتری‌های لیتیوم طراحی کرده است که نیازمندی‌های سختگیرانهٔ فاقد مس و فاقد روی را بدون از دست دادن عملکرد یا طول عمر برآورده می‌کند:

• استیل ضدزنگ SUS303 و SUS304: ایروورک از استیل ضدزنگ با کیفیت بالا برای میله‌های سیلندر، میله‌های اتصال و قطعات اتصال استفاده می‌کند. سطوح این قطعات با دقت بالا سمباده‌کشی شده و تا حد درخشندگی آینه‌ای صیقل داده می‌شوند تا حرکت نرم آبهرها و عدم جدا شدن ذرات ریز را تضمین کنند.
• آلومینیوم نیکل‌پوش: برای بدنه‌های شیر و پوشش‌های انتهایی سیلندر، ایروورک از آلومینیوم آنودایز شده با روکش نیکل بدون الکترولیز استفاده می‌کند. این روکش مقاومت عالی در برابر خوردگی دارد و هیچ ردی از روی یا مس در خود ندارد.
• پلیمرهای فنی: بسیاری از قطعات اتصال و راهنمای‌های داخلی شیر ما از پلاستیک‌های مهندسی با استحکام بالا مانند پلی‌اکسی‌متیلن (POM) و پلی‌بوتیلن فت (PBT) ساخته شده‌اند که ذاتاً فاقد آلاینده‌های فلزی هستند.
• روان‌کننده‌های تأییدشده تمیز: روان‌کننده‌های پنوماتیک استاندارد ممکن است حاوی افزودنی‌های روی برای محافظت در برابر سایش باشند. AIRWORK از گریس مصنوعی تخصصی استفاده می‌کند که به‌طور رسمی فاقد روی بوده و با محیط‌های تمیز (کلین‌روم) سازگار است تا از آلودگی شیمیایی مواد باتری جلوگیری شود.

سوال: چه پارامترهای کلیدی‌ای را باید مدیر تأمین‌کننده B2B هنگام خرید اجزای اتوماسیون بدون مس و بدون روی بررسی کند؟

هنگام خرید اجزای مورد نیاز برای پروژه‌های تولید باتری لیتیومی، مدیران تأمین‌کننده باید فراتر از برگه‌های استاندارد کاتالوگ رفته و ترکیب مواد و گواهی‌های کیفیت خاص را تأیید کنند. در ادامه فهرستی از پارامترهای حیاتی آورده شده است که باید با تأمین‌کنندگان خود تأیید شوند:

• اعلامیه‌های ترکیب مواد: درخواست شکست‌نامه‌ای کامل از تمام قطعات فلزی در معرض دید را داشته باشید. تولیدکنندگان معتبری مانند AIRWORK اعلامیه‌های رسمی ارائه می‌دهند که تأیید می‌کنند میزان مس و روی در محصولاتشان زیر حد مجاز تعیین‌شده (معمولاً کمتر از ۰٫۱ درصد وزنی) است.
• تأیید پردازش سطح: اطمینان حاصل کنید که هرگونه روکش‌دهی انجام‌شده، روکش نیکل الکترولس (ENP) یا آندایزاسیون باشد و وجود روکش‌های مبتنی بر کرومات روی یا روکش‌های زیرلایه‌ای مس-زردک (برس) را بررسی کنید.
• پایداری درزگیری پویا: تأیید کنید که درزگیرهای پویا از الاستومر‌های مقاوم مانند فلوروکائوچوک (FKM) یا پلی‌اورتان (PU) ساخته شده‌اند و حاوی عوامل پخت مبتنی بر روی نیستند.
• آزمایش و گواهی‌دهی: از تأمین‌کننده بپرسید که آیا این قطعات تحت آزمایش‌های آزمایشگاهی مستقل برای تأیید ایمنی شیمیایی خود قرار گرفته‌اند یا خیر. شرکت AIRWORK اسناد شفاف و گواهی‌های انطباق را برای تمام محصولات هوایی درجه باتری ارائه می‌کند.

با همکاری با AIRWORK، مدیران تدارکات می‌توانند زنجیره تأمین خود را ساده‌سازی کنند. به جای تهیه اتصالات از یک تأمین‌کننده، سیلندرها از تأمین‌کننده دیگر و شیرها از تأمین‌کننده سوم، AIRWORK مجموعه‌ای کامل و یکپارچه از قطعات پنوماتیک مجاز و فاقد مس و روی ارائه می‌دهد. این امر حجم اسناد تأییدیه را کاهش داده، خطر عدم انطباق را به حداقل می‌رساند و اطمینان حاصل می‌کند که کل خط اتوماسیون با بالاترین سطح ایمنی و قابلیت اطمینان عمل می‌کند.