ABINGDON, OXFORDSHIRE, ROYAUME-UNI — L’avenir des batteries lithium-ion (Li-ion) utilisées dans les ordinateurs portables, les téléphones, les voitures hybrides et d’autres applications pourrait bien se dessiner au sein d’une start-up britannique. Nexeon Ltd. a construit une usine à son siège social d’Abingdon, dans l’Oxfordshire, afin de produire une anode en silicium qu’elle a mise au point et qui améliore considérablement la densité énergétique et la durée de vie des batteries Li-ion.
Une étape cruciale de la production des anodes en silicium consiste à transférer des quantités précises de poudre de silicium et d’autres ingrédients depuis une station de déchargement de sacs vers une cuve à boue afin de les mélanger dans une solution aqueuse, à l’aide d’un système de transport pneumatique en phase diluéePNEUMATI-CON® de Flexicon (Europe) Ltd.
Ce transfert s’effectue sans dégagement de poussière et en toute sécurité. « La poudre de silicium est combustible et peut être explosive dans certaines conditions », explique David Bent, directeur de production chez Nexeon. « Flexicon a analysé la poudre et a développé un système pneumatique adapté, intégrant des mesures de contrôle de la poussière et de protection contre les explosions. »
La station de déchargement des sacs retient la poussière
La première étape du transport de la poudre consiste à vider manuellement les sacs de poudre de silicium et d'additifs dans la station de déchargement des sacs installée sur une trémie au sol. Un support à sacs offre à l'opérateur une surface de travail pour disposer, nettoyer et ouvrir les sacs.
Un système de dépoussiérage intégré à la station de déchargement des sacs aspire la poussière en suspension dans l'air à travers deux filtres à cartouche, tandis que des jets d'air inversés nettoient automatiquement les filtres et renvoient la poussière accumulée vers la trémie.
Le système de transport pneumatique alimente la trémie de pesage
Les poudres s'écoulent depuis la sortie inférieure de la trémie au sol, via un adaptateur de raccordement, vers la ligne de transport pneumatique à deux étages. La première section verticale s'élève à 90 degrés depuis la sortie de la trémie et se raccorde à la deuxième section horizontale, qui s'étend de la zone de déchargement du silicium à la zone de traitement principale. La trémie de réception se déverse dans une cuve de préparation de boue.
Un ventilateur à canal latéral, situé en aval du filtre-récepteur placé au sommet de la trémie de réception, génère un vide qui aspire le matériau à travers la conduite pneumatique, améliorant ainsi le contrôle des poussières. Ce système entièrement fermé transfère la poudre de silicium pratiquement sans dégagement de poussière. Comme le système fonctionne sous vide, même si l’étanchéité du système fermé venait à être compromise par inadvertance, la poudre de silicium resterait à l’intérieur du système de transport.
Le récepteur à filtre est isolé et sûr
Le récepteur à filtre sépare la poudre de silicium du flux d’air avant que celle-ci ne pénètre dans la trémie de réception. À l’instar de la station de vidange des sacs, il est équipé d’un système de nettoyage par jets pulsés inversés qui nettoie automatiquement les cartouches filtrantes à intervalles réguliers. Le récepteur à filtre est isolé dans une zone sécurisée et protégé par un panneau de décharge d'explosion conçu pour évacuer l'énergie générée par une explosion sans provoquer de défaillance catastrophique du récepteur à filtre. Au niveau de la sortie inférieure de la trémie de réception, une vanne à tiroir à commande pneumatique décharge la poudre de silicium dans la cuve à boue.
Un ensemble de capteurs de pesage situés sous la trémie au sol au niveau de la station de déchargement des sacs, associé à des capteurs de pesage placés sous le récepteur à filtre, envoie des signaux au PLC, qui automatise le transfert d'une quantité prédéterminée de poudre vers la cuve à boue.
Un capteur de niveau bas, situé près du fond de la trémie de déversement, envoie un signal au PLC pour qu'il arrête le convoyeur jusqu'à ce que davantage de matière soit déversée dans la trémie, afin d'atteindre le poids total du lot. Sur la trémie de réception, un capteur de niveau haut envoie un signal au PLC pour qu'il arrête le convoyeur si la trémie est sur le point de déborder, en cas de dysfonctionnement du système.
Nexeon a évité une approche fragmentaire dans le choix et l'installation des équipements en s'appuyant sur un système complet proposé par Flexicon. « Nous sommes très satisfaits des services de conception, de fabrication, d'installation et de mise en service fournis par Flexicon », a expliqué M. Bent.
Un substitut à l'anode en silicium améliore les performances des batteries lithium-ion
La technologie de Nexeon remplace les anodes classiques en carbone/graphite (la borne négative) des batteries lithium-ion par une structure à base d’une formulation exclusive de silicium qui augmente la densité énergétique de la cellule et résout les problèmes d’expansion inhérents au silicium.
Le marché mondial des anodes lithium-ion améliorées est énorme, car on les retrouve dans les appareils électroniques grand public tels que les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables. Le plus grand marché émergent est celui des véhicules électriques, où la demande devrait tripler, selon David Bent, directeur de production.
Nexeon Ltd.
136 et 153 Eastern Avenue
Milton Park
Abingdon, Oxfordshire OX14 4SB
+44 1235 436320
www.nexeon.co.uk