Durchbruch bei der NMP-Gasdetektion - ein Novum bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien in China
Crowcon hat erfolgreich ein NMP (N-Methyl-2-Pyrrolidon)-Dampfdetektionssystem in einer chinesischen Lithium-Ionen-Produktionsanlage installiert, bei dem feste Xgard-Köpfe und ein Gasmaster Steuerung.
"Crowcon ist das erste Gasdetektionsunternehmen, das erfolgreich ein NMP-Dampfdetektionssystem in einer chinesischen Lithium-Ionen-Fabrik installiert und in Betrieb genommen hat.
Mit der steigenden Verbrauchernachfrage nach Elektrofahrzeugen ist der Bedarf an langlebigen Lithium-Ionen-Batterien in den letzten Jahren stetig gestiegen. Nach Angaben des chinesischen Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie betrug das jährliche Wachstum der Lithium-Ionen-Batterieproduktion in China im ersten Halbjahr 2015 17,4 %. Die wachsenden Investitionen in die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien haben mehr Unternehmen dazu veranlasst, mit der Herstellung dieser Batterien zu beginnen.
Der Herstellungsprozess von Lithium-Ionen-Batterien ist kompliziert und umfasst viele Stufen. In der kritischen und chemisch sensiblen Phase der Kathodenbeschichtung werden Aufschlämmungen von Beschichtungsmassen verwendet, die NMP als Schlichtemittel enthalten. Während des Prozesses werden diese Aufschlämmungen erhitzt und es entsteht NMP-Gas. NMP-Gas ist giftig und schädlich für den Menschen. Gegenwärtig gibt es in China noch keine gesetzlichen Grenzwerte für die NMP-Menge in der Luft. In Deutschland wurde NMP jedoch als giftige Chemikalie der Klasse III eingestuft, und die zulässige Höchstmenge in der Luft beträgt 100 µl/L (100 ppm). Im Jahr 2003 wurde NMP von der Europäischen Union als fruchtbarkeitsgefährdende Substanz eingestuft, und im Vereinigten Königreich liegen die EH40-Grenzwerte der Health and Safety Executive bei 10 ppm für einen zeitlich gewichteten 8-Stunden-Dauerdurchschnitt und bei 20 ppm für eine kurzzeitige Exposition (15 Minuten). Darüber hinaus sind hohe Konzentrationen von NMP in der Luft explosiv. Daher ist der Nachweis und das Recycling von NMP nicht nur für die Energieeinsparung und die Emissionsreduzierung wichtig, sondern auch für Gesundheit und Sicherheit.
*NMP Chemische Bezeichnung: N-Methyl-2-Pyrrolidon, farblose und transparente ölige Flüssigkeit mit leichtem Amingeruch.
NMP ist reizend für Augen und Haut.
Abb. 1: Ablauf des Herstellungsprozesses einer Lithium-Ionen-Batterie
"Der Nachweis und das Recycling von NMP ist nicht nur wichtig für die Energieeinsparung und die Verringerung von Emissionen, sondern auch für die Gesundheit und Sicherheit.
Crowcon ist das erste Gasdetektionsunternehmen, das ein NMP-Dampfdetektionssystem in einer chinesischen Lithium-Ionen-Fabrik erfolgreich installiert und in Betrieb genommen hat. Das System verwendet feste Xgard-Köpfe und einen Gasmaster Steuergerät. Die Xgard-Köpfe sind als eigensichere (I.S.) und flammsichere (Exd) Versionen erhältlich, mit Gehäuseoptionen aus hochwertiger Legierung, rostfreiem Stahl oder chemisch beständigem GRN-Polymer. Zu den Zertifizierungen gehören IECEx, ATEX und UL. Die maximale Betriebstemperatur der Köpfe liegt bei 150oC. Damit sind die Detektorköpfe ideal für die Installation in explosionsgefährdeten Bereichen.
Die hohen Temperaturen während des Trocknungsprozesses erschweren jedoch die Installation jedes Gasdetektors, auch des Xgard von Crowcon. Die komplexen Standortbedingungen stellten auch das Technik- und Serviceteam von Crowcon vor viele Herausforderungen, aber durch Forschung und Experimente wurde ein Probensystem mit einem Gasentnahmerohr und einer fernmontierten Sensoreinheit entwickelt. Bei dieser Methode beeinträchtigt die hohe Umgebungstemperatur die Sensorleistung nicht.
Abb. 2: Beschichtungsanlage in einer Produktionslinie für Lithium-Ionen-Batterien
Crowcon ist es gelungen, die erste NMP-Gasdetektionslösung für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien in China bereitzustellen.
Abb. 3: Crowcon Gasmaster vor Ort
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