Jaką ważną rolę mogą odgrywać środki usuwające żelazo magnetyczne w procesie produkcji nowych baterii energetycznych?

Dążąc do osiągnięcia wyższej gęstości energii, dłuższej żywotności i absolutnego bezpieczeństwa nowych akumulatorów energetycznych, często pomija się drobnego, ale śmiertelnego wroga – zanieczyszczenia ferromagnetyczne. Czają się one niczym „duchy” w surowcach i procesach produkcyjnych, a trwałe magnetyczne środki do usuwania żelaza stanowią kluczową linię obrony przed tymi niewidzialnymi zagrożeniami. Normy branżowe, takie jak nowo wydana norma grupowa „Lithium Iron Phosphate for Power Batteries” z 2025 roku, zaostrzyły górną granicę zawartości magnetycznych ciał obcych z 10 ppm do poniżej 3 ppm i wprowadziły niemal rygorystyczne wymagania dotyczące zawartości żelaza. Oznacza to, że linia produkcyjna musi mieć zdolność usuwania żelaza na poziomie „mikroskopowym”.

Przede wszystkim zanieczyszczenia ferromagnetyczne są „niewidzialnym zabójcą” wydajności i bezpieczeństwa akumulatorów, objawiającym się głównie:

Niszcząca siła na poziomie mikronów: Nawet drobne opiłki żelaza i cząstki metalu (takie jak proszek ze stali nierdzewnej), które są niewidoczne gołym okiem, po zmieszaniu się z materiałem elektrody.

Przebicie membrany i spowodowanie wewnętrznego zwarcia: Ostre zanieczyszczenia mogą przebić cienką membranę akumulatora podczas procesu ładowania i rozładowywania, bezpośrednio łącząc elektrody dodatnie i ujemne, powodując wewnętrzne zwarcia, które mogą spowodować awarię akumulatora i pogłębienie samoistnego rozładowania, a nawet niekontrolowany wzrost temperatury, co może mieć poważne konsekwencje w postaci pożaru i wybuchu.

Katalizują reakcje uboczne i przyspieszają rozpad: Jony żelaza (Fe²⁺/Fe³⁺) są silnymi katalizatorami redoks. Pogarszają rozkład elektrolitu i zużywają aktywne jony litu, co prowadzi do szybkiego spadku pojemności akumulatora, wzrostu rezystancji wewnętrznej i znacznego skrócenia cyklu życia. Wpływ ten jest szczególnie znaczący w przypadku zaawansowanych systemów materiałowych, takich jak te oparte na wysokiej zawartości niklu i krzemu.

Niszczenie jednolitości powłoki elektrody: Cząsteczki zanieczyszczeń wpływają na jednolitość i konsystencję powłoki szlamowej, zmniejszając wydajność akumulatora.

Po drugie, trwały magnetyczny separator żelaza wykorzystuje silne, stałe pole magnetyczne generowane przez wysokowydajne materiały ziem rzadkich (takie jak neodym, żelazo i bor) do bezkontaktowego, wydajnego i ciągłego pochłaniania i usuwania zanieczyszczeń ferromagnetycznych z przepływającego materiału. Odgrywa on niezastąpioną rolę w wielu etapach produkcji baterii:

1. „Strażnik” oczyszczania surowców:

Kluczowe materiały elektrod dodatnich (takie jak fosforan litowo-żelazowy, materiały trójskładnikowe, tlenek litowo-kobaltowy itp.): Trwały magnetyczny środek do usuwania żelaza jest niezbędnym urządzeniem do wstępnej obróbki przed wsadowaniem materiałów. Usuń opiłki żelaza z kopalni, a także ślady zużycia urządzeń kruszących i mielących, które mogą znajdować się w proszku surowca, aby zapewnić czystość źródła.

Materiały elektrod ujemnych (grafit, materiały na bazie krzemu itp.): Należy je również dokładnie usuwać z żelaza, aby uniknąć zanieczyszczeń, które mogłyby wpłynąć na działanie elektrody ujemnej.

Środek przewodzący (sadza itp.), spoiwo: Te materiały pomocnicze również muszą zostać odżelazione.

2. „Śmieciarz” w procesie produkcyjnym:

Przygotowanie zawiesiny: Podczas mieszania, dyspersji i transportu zawiesin elektrod dodatnich i ujemnych, tarcie urządzeń (mieszadeł, rurociągów, pomp i zaworów) powoduje powstawanie śladowych ilości cząstek metalu. Zainstalowany w rurociągu, stały magnetyczny separator żelaza może wychwytywać te nowe zanieczyszczenia w czasie rzeczywistym, zapobiegając ich mieszaniu się z finalną zawiesiną powłoki.

Po powlekaniu elektrodą/przed walcowaniem: W niektórych procesach punkty usuwania żelaza ustalane są po wysuszeniu mokrej powłoki i przed wejściem do prasy walcowej, aby usunąć zanieczyszczenia, które mogły zostać wprowadzone w trakcie procesu suszenia.

Proces cięcia prętów: Zużycie narzędzia tnącego powoduje powstawanie wiórów metalowych. Użycie odżelaziacza po cięciu, a przed nawijaniem/układaniem w stosy, może skutecznie usunąć te nowe zanieczyszczenia metalowe.

3. „Oczyszczacz” do przetwarzania materiałów pochodzących z recyklingu: W procesie recyklingu akumulatorów, w przypadku skomplikowanych materiałów odpadowych pochodzących z kruszenia akumulatorów, urządzenie do usuwania żelaza magnetycznego jest kluczowym urządzeniem do oddzielania skorup żelaznych, śrub i innych zanieczyszczeń metalami ferromagnetycznymi, co stanowi podstawę do późniejszego recyklingu wartościowych materiałów elektrod dodatnich i ujemnych.

Krótko mówiąc, w procesie produkcyjnym wytwarzanie nowych baterii energetycznych to wielopostaciowe pole bitwy, na którym ścierają się proszki, zawiesiny i produkty gotowe. Dlatego też trwałe magnetyczne środki do usuwania żelaza również ewoluowały w kierunku „drabiny trzypoziomowej”:

Wraz z postępem technologicznym nowych baterii energetycznych i zbliżaniem się do ery TWh oraz ciągłym doskonaleniem standardów wydajności i bezpieczeństwa, wymagania dotyczące czystości materiałów osiągnęły bezprecedensowy poziom. Chociaż trwałe magnetyczne środki do usuwania żelaza nie są bezpośrednim elementem procesu produkcji baterii, to właśnie one są głównymi bohaterami, którzy zapewniają kluczową jakość baterii – wysokie bezpieczeństwo, długą żywotność i powtarzalność. Po cichu przechwytują one drobne ferromagnetyczne „zabójcy” w różnych kluczowych węzłach i stanowią niezbędną i potężną linię obrony magnetycznej w procesie produkcji baterii. Dlatego nazywamy trwałe magnetyczne środki do usuwania żelaza „niewidzialnym strażnikiem” w procesie produkcji nowych baterii energetycznych.