Sistemas de cabezal de precisión Edi para baterías de litio-ion de alta eficiencia

Edi trabaja en el desarrollo de procesos con los fabricantes de componentes de baterías de litio-ion en sus propias instalaciones y en los laboratorios de procesos de películas y recubrimientos en el nuevo Centro de Tecnología de Edi en Chippewa Falls. Entre las tecnologías perfeccionadas por Edi, destaca un sistema para aplicar simultáneamente recubrimientos anódicos o catódicos a ambos lados de un sustrato, lo que permite que los fabricantes de electrodos aumenten la productividad al usar un secador de flotación para secar ambos lados al mismo tiempo.

Un paquete de batería de litio-ion es una red de celdas, cada una de las cuales contiene una estructura multicapa de hojas metálicas y películas que típicamente se enrolla en la conocida forma cilíndrica (ver figura 1). Los fabricantes emplean cabezales de recubrimiento Edi para aplicar la primera capa a los sustratos de hoja metálica anódica y catódica, las suspensiones anódicas a base de carbón en lámina metálica de cobre y suspensiones catódicas a base de óxido de litio en hoja de aluminio. Los cabezales de película Edi se usan para producir películas microporosas que separan el ánodo y el cátodo mientras permiten el paso de los iones.

“Al especializarse Edi en sistemas de cabezal plano de alta precisión para películas y recubrimientos, nos consideramos proveedores de tecnologías habilitadoras para los fabricantes que buscan aumentar la eficiencia de la batería, reducir el peso y el costo, y garantizar la fiabilidad”, afirma John A. Ulcej, presidente de la compañía. “Edi aporta años de experiencia en el desarrollo de sistemas de cabezales de películas y recubrimientos para baterías, así como para otras aplicaciones electrónicas multicapa críticas como pantallas planas y paneles solares”.

La compañía Edi ha desarrollado un sistema de cabezal que aplica una suspensión catódica o anódica a ambos lados de un sustrato de hoja metálica. El sistema usa dos cabezales que aplican recubrimiento en forma secuencial o simultánea, lo que permite que el fabricante aumente la productividad y ahorre costos (como los de secado) al recubrir ambos lados en una sola pasada.

“El mayor logro en recubrimiento de dos lados fue descubrir cómo aplicar los recubrimientos de modo que los márgenes del área cubierta estén en registro exacto uno respecto del otro y mantener una estrecha tolerancia en la uniformidad de peso del recubrimiento”, sostiene William (BJ) Kays III, ingeniero de cuenta técnica. “Esta precisión es absolutamente crucial para la eficiencia de la batería”.

Kays señaló que Edi ha suministrado dos tipos de sistemas de recubrimiento con cabezal a ranura para aplicar líquidos o suspensiones en aplicaciones de batería de litio-ion. Los cabezales Ultracoat, con labios ajustables, se han usado para casi todos los recubrimientos anódicos y catódicos, incluyendo aplicaciones de dos lados. Los cabezales a ranura Liberty, con labios fijos, están especialmente bien adaptados para revestimiento muy delgado, como aplicar primeras capas de baja viscosidad a sustratos de electrodos. Ambos cabezales se suministran como parte de un sistema que incluye mecanismos para posicionamiento preciso y repetible del cabezal con respecto al sustrato.

Las compañías que producen película separadora para aplicaciones de batería de litio-ion también usan los cabezales de película ‘cast’ Contour de Edi. La forma única de los cabezales Contour produce una deflexión de cabezal y cuerpo que es uniforme a lo ancho del cabezal y con la que se obtiene un producto que es más cercano al calibre objetivo en toda su sección transversal que con cabezales estándar. La película separadora tiene típicamente sólo de 0,001 a 0,002 pulgadas (25,4 a 50,8 micras) de espesor. El producto extruido contiene plastificante, que se expulsa para producir microporos.