Na fabricação de baterias de nova energia, a filtração da pasta do eletrodo afeta diretamente a estabilidade do revestimento, a qualidade do eletrodo, a operação do equipamento e a utilização de materiais. Mesmo pequenos aglomerados, partículas metálicas, pasta seca ou contaminantes estranhos podem causar defeitos de revestimento, entrega instável da pasta, bloqueio do filtro e desperdício desnecessário de material.

Um fabricante de baterias estava experimentando alimentação instável da pasta durante o processo de revestimento de eletrodos. O cliente já havia instalado equipamentos de filtração, mas flutuações frequentes ainda ocorriam perto da máquina de revestimento. A configuração de filtração existente não conseguia equilibrar efetivamente a remoção de contaminantes, a estabilidade do fluxo e a vida útil do filtro.

Em vez de simplesmente recomendar um cartucho de filtro mais fino, a Pullner revisou a linha de produção real do cliente, a rota de circulação da pasta, as posições de filtração, a disposição do equipamento e os problemas operacionais. Com base na análise no local, a Pullner propôs uma solução combinada de filtração e otimização de tubulação usando um cartucho de filtro de malha para proteção upstream e três filtros de cápsula de cartucho único PRI instalados em paralelo antes da máquina de revestimento.

O sistema otimizado ajudou o cliente a melhorar a estabilidade do revestimento, reduzir a perda de pasta, proteger o equipamento de produção e diminuir o custo operacional geral da fabricação de baterias.

O cliente utilizou pasta de eletrodo em um processo contínuo de revestimento de bateria. Durante a produção, a pasta precisava passar pelo sistema de entrega e filtração antes de entrar na máquina de revestimento.

No entanto, vários problemas estavam afetando a operação normal:

• Fluxo de pasta instável antes do processo de revestimento

• Desempenho de revestimento irregular causado por contaminantes ou aglomerados

• Bloqueio rápido de filtros downstream

• Flutuação excessiva de pressão na linha de entrega de pasta

• Paradas frequentes da linha para substituição e limpeza do filtro

• Pasta restante dentro dos filtros e tubulações durante a manutenção

• Aumento do desperdício de materiais de bateria de alto valor

O cliente inicialmente considerou substituir o filtro existente por um produto de filtração mais fino. No entanto, usar apenas um filtro mais fino não resolveria necessariamente o problema. Se partículas grandes e aglomerados não fossem removidos antecipadamente, o filtro de estágio final poderia ser bloqueado rapidamente, criando maior pressão diferencial e tornando a entrega da pasta ainda menos estável.

A Pullner, portanto, recomendou a avaliação da linha de produção completa em vez de focar apenas em um cartucho de filtro.

A equipe técnica da Pullner revisou as seções de preparação, transferência, pré-filtração, circulação e revestimento da pasta do cliente.

A análise mostrou que a configuração de filtração original não fornecia proteção em estágio suficiente. Contaminantes maiores e aglomerados de pasta estavam entrando na seção de filtração downstream, aumentando a carga nos filtros instalados perto da máquina de revestimento.

Ao mesmo tempo, a configuração original da tubulação não fornecia capacidade de filtração suficiente para operação contínua e estável. Quando a resistência do filtro downstream aumentava, a pressão e a taxa de fluxo da pasta flutuavam, o que afetava a consistência da pasta fornecida à máquina de revestimento.

O problema principal, portanto, não foi causado por um único cartucho de filtro. Foi o resultado combinado da posição de filtração, distribuição de contaminantes, área de filtração disponível, disposição da tubulação e fluxo operacional real.

Com base nessas descobertas, a Pullner desenvolveu uma solução de filtração em duas etapas juntamente com uma proposta de modificação da tubulação.

A primeira melhoria foi instalar um cartucho de filtro de malha upstream da seção de pré-filtração existente.

O cartucho de filtro de malha foi usado para interceptar partículas maiores, fragmentos de pasta seca, aglomerados e outros contaminantes grosseiros antes que eles entrassem no sistema de filtração downstream.

Comparado com o uso direto de um cartucho de filtro fino nesta posição, o cartucho de malha ofereceu várias vantagens práticas:

• Alta resistência mecânica

• Baixa queda de pressão inicial

• Desempenho estável sob condições de circulação de pasta

• Remoção eficaz de contaminantes maiores

• Carga de contaminantes reduzida nos filtros downstream

• Inspeção e limpeza fáceis quando necessário

• Vida útil mais longa para o estágio de filtração final

Esta proteção upstream evitou que contaminantes grosseiros bloqueassem rapidamente os filtros perto da máquina de revestimento. Também ajudou a estabilizar a pressão diferencial em todo o sistema de filtração.

A classificação de filtração e a estrutura do cartucho de malha foram selecionadas de acordo com as características da pasta do cliente, condição do contaminante, requisito de fluxo e alvo de filtração downstream.

A segunda melhoria foi feita na entrada da máquina de revestimento.

A Pullner recomendou a instalação de três filtros de cápsula de cartucho único PRI em paralelo antes que a pasta entrasse na máquina de revestimento. A configuração paralela aumentou a área de filtração disponível e dividiu o fluxo total de pasta entre três unidades de filtração.

Comparado com uma única linha de filtro, a configuração paralela de três filtros ofereceu vários benefícios:

• Menor carga de fluxo em cada filtro individual

• Queda de pressão reduzida no estágio de filtração

• Entrega de pasta mais estável para a máquina de revestimento

• Maior capacidade total de retenção de sujeira

• Vida útil mais longa do filtro

• Redução da frequência de interrupções de produção

• Manutenção e substituição de filtro mais fáceis

• Melhor flexibilidade operacional

O filtro de cápsula PRI combina o cartucho de filtro e a carcaça em uma unidade de filtração integrada. Sua estrutura compacta ajuda a reduzir o trabalho de instalação complicado e torna a substituição do filtro mais conveniente.

Para aplicações de pasta de bateria, a configuração interna do filtro pode ser personalizada de acordo com a composição da pasta, classificação de filtração necessária, viscosidade, taxa de fluxo, pressão, temperatura e requisitos de compatibilidade química.

O projeto paralelo foi especialmente importante neste projeto. Em vez de forçar o fluxo de produção completo através de um filtro, a pasta foi distribuída através de três unidades de filtração PRI. Isso reduziu a resistência de filtração de cada ramificação e suportou um fornecimento mais estável para o processo de revestimento.

A seleção do produto foi apenas uma parte do projeto. A Pullner também auxiliou o cliente na otimização da tubulação de filtração.

A modificação focou em melhorar a distribuição do fluxo de pasta, reduzir áreas de retenção desnecessárias e garantir que os três filtros paralelos operassem sob condições equilibradas.

A otimização incluiu a revisão de:

• Posições de instalação do filtro

• Disposição das ramificações da tubulação

• Direções de entrada e saída

• Distribuição de fluxo entre filtros paralelos

• Posições das válvulas

• Pontos de monitoramento de pressão

• Procedimentos de substituição do filtro

• Drenagem e recuperação de pasta

• Acesso para limpeza e manutenção

A tubulação equilibrada era importante porque um sistema paralelo mal projetado pode causar distribuição de fluxo desigual. Um filtro pode carregar um fluxo maior do que os outros, resultando em bloqueio mais rápido e pressão operacional instável.

A Pullner, portanto, considerou tanto os produtos de filtração quanto a disposição real da tubulação. Isso permitiu que os três filtros de cápsula PRI funcionassem como um estágio de filtração coordenado em vez de três filtros independentes com carga desigual.

A linha modificada também tornou a manutenção mais conveniente e reduziu a quantidade de pasta restante dentro do sistema de filtração durante a substituição do filtro.

Após a instalação dopré-filtro de malha,três filtros de cápsula PRI em paralelo e a disposição otimizada da tubulação, o cliente realizou testes de produção sob condições operacionais reais.

O sistema de filtração apresentou desempenho de pressão e fluxo mais estável. Contaminantes maiores foram interceptados pelo filtro de malha upstream, enquanto os filtros de cápsula PRI forneceram filtração final controlada antes da máquina de revestimento.

O cliente relatou melhorias claras no processo de revestimento:

• A entrega de pasta tornou-se mais estável

• As flutuações de revestimento foram reduzidas

• O bloqueio do filtro ocorreu com menos frequência

• As interrupções de produção foram reduzidas

• O desperdício de pasta durante a manutenção diminuiu

• Equipamentos downstream receberam melhor proteção

• A operação de filtração tornou-se mais fácil de gerenciar

A linha de filtração otimizada ajudou o cliente a reduzir a perda de valiosa pasta de bateria. Também reduziu os custos indiretos associados a defeitos de revestimento, limpeza de equipamentos, substituição de filtros, tempo de inatividade de produção e materiais de eletrodo rejeitados.

Mais importante, o projeto melhorou a estabilidade de toda a linha de revestimento em vez de resolver apenas um problema temporário de filtração.

O projeto foi bem-sucedido porque a solução foi baseada no processo de produção real do cliente.

A filtração de pasta de bateria não pode ser determinada apenas por um número de modelo de filtro ou classificação nominal de mícrons. A viscosidade da pasta, teor de sólidos, distribuição de partículas, condição de aglomerados, taxa de fluxo, pressão, design da tubulação, requisitos de revestimento e procedimentos de limpeza podem afetar o desempenho da filtração.

Instalar um filtro mais fino sem analisar essas condições pode resultar em bloqueio rápido, queda de pressão excessiva, vida útil curta e fornecimento instável de pasta.

Neste caso, a Pullner utilizou uma estratégia de filtração em estágio:

1. O cartucho de filtro de malha removeu contaminantes maiores antes da pré-filtração.

2. Três filtros de cápsula PRI em paralelo forneceram filtração final estável antes do revestimento.

3. A disposição da tubulação foi modificada para melhorar o equilíbrio do fluxo e as condições de manutenção.

A combinação de produtos de filtração e otimização de engenharia permitiu que o cliente alcançasse um resultado mais prático e sustentável.

A Pullner fornece produtos de filtração personalizados e suporte técnico para processos de fabricação de baterias de íon-lítio e de nova energia, incluindo:

• Filtração de pasta catódica

• Filtração de pasta anódica

• Filtração de linha de revestimento de eletrodos

• Filtração de transferência e circulação de pasta

• Pré-filtração de matéria-prima

• Filtração de eletrólito

• Filtração de líquido de processo

• Filtração de líquido de limpeza

As soluções disponíveis incluem cartuchos de filtro de malha, cartuchos de filtro plissados, filtros de aço inoxidável, filtros de cápsula, carcaças de filtro e sistemas de filtração paralelos personalizados.

A Pullner pode avaliar as propriedades da pasta do cliente, fluxo operacional, classificação de filtração, pressão, temperatura, equipamento existente, dimensões da tubulação, espaço de instalação e requisitos de substituição do filtro antes de recomendar uma solução adequada.

Em vez de selecionar um filtro apenas de acordo com um número de modelo, a Pullner foca no processo de filtração completo. Testes de amostra e validação em pequenos lotes também podem ser organizados antes do uso em produção em larga escala.

Para mais informações sobre filtração de pasta de bateria e soluções de filtro de cápsula PRI, visite www.pullnerfilter.com.