Soluciones para ensayos de batería

En Neurtek ofrecen una selección de soluciones específicas para aplicaciones de investigación y desarrollo, producción y reciclado de baterías gracias a la combinación de los conocimientos técnicos de cinco renombrados desarrolladores y fabricantes de equipos científicos: Microtrac, MRB, Eltra, QATM, Carbolite Gero y Weiss Technik. Todos ellos se encuentran entre los principales especialistas en sus respectivos campos de actividad como son la caracterización de partículas, el análisis elemental, la materialografía y los ensayos de dureza, el tratamiento térmico y los ensayos simulación ambiental.

Desde el primer paso del ciclo de la pila —la minería y la extracción de materiales básicos como los metales, grafito y polímeros— las soluciones de Neurtek garantizan el cumplimiento y mantenimiento de los elevados estándares de calidad exigidos, garantizando un control de calidad fiable de las materias primas mediante la homogeneización de muestras, la preparación metalográfica, el análisis elemental y la caracterización de partículas.

Teniendo en cuenta la limitada disponibilidad de algunas materias primas y su elevada participación en los costes globales de producción, el control fiable de la calidad de estos materiales es un paso esencial en la cadena del proceso.

Entre ellos destaca la investigación de partículas de óxido metálico de litio, que se someten a preparación metalográfica y se examinan mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido, con detector EDX, para investigar su tamaño y composición química.

Por otra parte, los materiales de montaje en frío a base de epoxi de QATM (KEM 90 y KEM 92) permiten montar los polvos de partículas de óxido sin huecos, preparándolos para el esmerilado y el pulido. Gracias a una amplia selección de paños de pulido y suspensiones de diamante de pulido, se puede preparar una gran variedad de partículas de óxido de metal de litio. El sistema Qdoser se utiliza para la dosificación automatizada durante el pulido y el pulido fino.

O el análisis de nitrógeno y oxígeno del nitruro de silicio con los analizadores elementales de Eltra, utilizados en la medición de O/N/H para investigación y control de calidad de la producción.

Ejemplo de partículas de polvo montadas en KEM 90.

La distribución granulométrica del material mineral triturado es importante para controlar las distintas fases del proceso de fabricación de pilas. Para ello, es crucial un registro completo de los parámetros de tamaño importantes. El analizador dinámico de imágenes CAMSIZER 3D permite la caracterización tridimensional de las partículas (tamaño y forma).

En cuanto a los componentes los electrodos, separadores y electrolitos son esenciales en las baterías. La formulación de sus materiales y la calidad del producto definen el rendimiento de la batería y también la sostenibilidad y el coste global del proceso de producción.

Analizador de tamaño y forma de partículas CAMSIZER 3D.

Para el desarrollo de grafito de alta calidad para material de electrodos es necesario el tratamiento térmico a 3.000 °C en atmósfera inerte. Las series de hornos HTK y GLO están diseñadas específicamente para optimizar el control de la temperatura para la producción de materiales consistentes y uniformes. Disponen de sistemas de tratamiento de gases de escape para garantizar la seguridad y el cumplimiento de la normativa medioambiental. La uniformidad de las capas apiladas mejora el movimiento de electrones e iones a través del material, una característica esencial para aplicaciones de alto rendimiento como las baterías.

También se utiliza la difracción laser y análisis dinámico de imágenes para medir el tamaño y la forma de las partículas que pueden afectar a la cinética y la reactividad de los materiales de la pila, determinando la velocidad de difusión, la densidad de potencia, la porosidad de la capa del ánodo y la velocidad de descarga.

Asimismo, la densidad (g/cm³) es un factor crucial para caracterizar y evaluar los materiales activos de las pilas. Un picnómetro de gas determina la densidad de los materiales de los electrodos midiendo la cantidad de gas desplazado (helio).

El área superficial específica y la distribución del tamaño de los poros de los materiales de los electrodos pueden obtenerse a partir de la isoterma de sorción de gas medida. El área superficial relacionada con la masa como área superficial específica (m²/g) es un parámetro importante en la caracterización y evaluación de materiales activos para baterías, ya que su morfología tiene un impacto directo en el rendimiento de la batería.

La porosimetría de intrusión de mercurio (MIP) se utiliza para evaluar la porosidad de los materiales de electrodos y separadores. El grafito se utiliza habitualmente como material del ánodo, mientras que las variaciones de polímeros porosos constituyen la base de los separadores. El volumen y la distribución del tamaño de los poros son parámetros cruciales para caracterizar y evaluar las baterías.

Mención aparte para el montaje o ensamblaje de los distintos componentes en una célula de batería funcional, especialmente complejo. Aquí, el control de calidad sin fisuras y el análisis del rendimiento son esenciales para la mejora continua del producto y del proceso.

De ahí la necesidad de una preparación materialográfica de muestras de baterías de iones de litio mediante corte, esmerilado y pulido antes del análisis de microestructuras. Por ejemplo, los fabricantes los utilizan para garantizar que el revestimiento del electrodo tenga un grosor uniforme y sin grietas, se adhiera de forma óptima al sustrato y muestre una alta calidad de corte y precisión de alineación geométrica. Sólo si se consigue todo esto se pueden producir cátodos y ánodos con la misma capacitancia, un aislamiento eléctrico duradero y un sellado fiable del envase. En este contexto se utilizan analizadores elementales de Eltra y dispositivos para la preparación metalográfica de muestras de QATM.

Conscientes de que la tecnología del futuro es eléctrica y las baterías potentes y duraderas suelen ser la fuerza motriz, en Neurtek ofrecen la última tecnología e innovación de la marca Weiss Technik, tanto para producción como para ensayos, y suministran salas limpias y secas para una producción óptima, así como cámaras de ensayo e inspección para un control de calidad fiable.

Calor, frío, humedad, viento y polvo: en el mayor centro de ensayo de baterías del mundo, los dispositivos de almacenamiento de energía se someten a una amplia variedad de simulaciones ambientales. Con sus soluciones climáticas, se tendrán siempre las condiciones bajo control y plena confianza en los productos.

Arriba a la izq., seccionamiento de una LIB completa con la tronzadora QATM. Abajo a la izq., sistema de ensayo para sistemas de almacenamiento de energía de iones de litio.. A la dcha., tronzadora QCUT 350 A.

Neurtek es fabricante y distribuidor de instrumentos de control de calidad e I+D+i para la industria, destacando sectores como automoción, aeroespacial, recubrimiento y centros de investigación entre otros. Con más de 45 años de experiencia y servicio profesional, es proveedor de soluciones globales, referencia en equipos para el control de calidad y acompañan al cliente desde el diagnóstico de necesidades y el asesoramiento experto hasta un servicio posventa completo especializado, con asistencia en 48 horas. Con mantenimiento, calibración, reparación y formación.

Además, Neurtek es Laboratorio de Calibración acreditado por ENAC UNE EN ISO 17025 para Temperatura y Humedad, Óptica para Color, Brillo e Iluminación, Viscosidad. Asimismo, disponen de showroom para pruebas y demostraciones.