ในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่พลังงานใหม่ ตัวถอดเหล็กแม่เหล็กถาวรมีบทบาทสำคัญอย่างไร?

บนเส้นทางแห่งการแสวงหาความหนาแน่นพลังงานที่สูงขึ้น อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และความปลอดภัยสูงสุดสำหรับแบตเตอรี่พลังงานใหม่ ศัตรูตัวจิ๋วแต่อันตรายมักถูกมองข้าม นั่นคือ สิ่งเจือปนแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก พวกมันแฝงตัวราวกับ "ผี" ในวัตถุดิบและกระบวนการผลิต และสารกำจัดเหล็กแม่เหล็กถาวรคือแนวป้องกันสำคัญต่อภัยคุกคามที่มองไม่เห็นเหล่านี้ มาตรฐานอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น มาตรฐานกลุ่ม "ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตสำหรับแบตเตอรี่พลังงาน" ที่เพิ่งประกาศใช้ในปี พ.ศ. 2568 ได้กำหนดขีดจำกัดสูงสุดของสิ่งแปลกปลอมแม่เหล็กจาก 10 ppm ให้ต่ำกว่า 3 ppm และมีข้อกำหนดเกี่ยวกับปริมาณเหล็กที่เข้มงวดเกือบเท่าตัว ซึ่งหมายความว่าสายการผลิตจะต้องมีความสามารถในการกำจัดเหล็ก "ระดับกล้องจุลทรรศน์"

ประการแรก สิ่งเจือปนที่เป็นแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกถือเป็น "ฆาตกรที่มองไม่เห็น" ต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ซึ่งแสดงออกมาได้ดังนี้:

พลังทำลายระดับไมครอน: แม้แต่เศษเหล็กขนาดเล็กและอนุภาคโลหะที่สึกหรอ (เช่น ผงสแตนเลส) ที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า เมื่อผสมเข้ากับวัสดุอิเล็กโทรดแล้ว

การเจาะไดอะแฟรมและทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายใน: สิ่งสกปรกมีคมอาจเจาะไดอะแฟรมแบตเตอรี่บางๆ ในระหว่างกระบวนการชาร์จและการคายประจุ โดยเชื่อมต่อขั้วบวกและขั้วลบโดยตรง ทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายใน ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายและคายประจุเองมากขึ้น หรืออาจถึงขั้นเกิดภาวะความร้อนสูงเกิน ซึ่งอาจนำไปสู่ผลร้ายแรงจากไฟไหม้และการระเบิดได้

เร่งปฏิกิริยาข้างเคียงและเร่งการสลายตัว: ไอออนเหล็ก (Fe²⁺/Fe³⁺) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยารีดอกซ์ที่มีประสิทธิภาพ พวกมันจะเร่งการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์และกินไอออนลิเธียมที่ใช้งานอยู่ ส่งผลให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลงอย่างรวดเร็ว เพิ่มความต้านทานภายใน และอายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบวัสดุขั้นสูง เช่น นิกเกิลและซิลิคอนที่มีปริมาณสูง ผลกระทบจะรุนแรงยิ่งขึ้น

ทำลายความสม่ำเสมอของการเคลือบอิเล็กโทรด: อนุภาคสิ่งเจือปนส่งผลต่อความสม่ำเสมอและความสอดคล้องของการเคลือบสารละลาย ทำให้ผลผลิตแบตเตอรี่ลดลง

ประการที่สอง เครื่องกำจัดเหล็กแม่เหล็กถาวรใช้สนามแม่เหล็กคงที่กำลังสูงที่สร้างขึ้นจากวัสดุแม่เหล็กถาวรหายากประสิทธิภาพสูง (เช่น นีโอดิเมียม เหล็ก โบรอน) เพื่อดูดซับและกำจัดสิ่งเจือปนแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกในกระแสวัสดุโดยไม่ต้องสัมผัส มีประสิทธิภาพ และต่อเนื่อง เครื่องกำจัดเหล็กแม่เหล็กถาวรมีบทบาทสำคัญในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่หลายขั้นตอน:

1. “ผู้เฝ้าประตู” ของการทำให้บริสุทธิ์วัตถุดิบ:

วัสดุอิเล็กโทรดบวกหลัก (เช่น ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต วัสดุเทอร์นารี ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ ฯลฯ): เครื่องกำจัดเหล็กแม่เหล็กถาวรเป็นอุปกรณ์เตรียมการที่จำเป็นก่อนนำวัสดุเข้าสู่กระบวนการผสม กำจัดเศษเหล็กออกจากเหมือง เศษสึกหรอจากอุปกรณ์บดและบดที่อาจตกค้างอยู่ในผงวัตถุดิบ เพื่อรับประกันความบริสุทธิ์ของแหล่งที่มา

วัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบ (กราไฟต์ ซิลิกอน ฯลฯ): จำเป็นต้องกำจัดเหล็กออกอย่างเคร่งครัดเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งสกปรกที่จะส่งผลต่อประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดเชิงลบ

สารตัวนำ (คาร์บอนแบล็ก ฯลฯ) สารยึดเกาะ: วัสดุเสริมเหล่านี้จำเป็นต้องกำจัดเหล็กออกด้วย

2. “ผู้เก็บขยะ” ในกระบวนการผลิต:

การเตรียมสารละลาย: ในระหว่างการผสม การกระจาย และการลำเลียงสารละลายอิเล็กโทรดบวกและลบ แรงเสียดทานของอุปกรณ์ (ใบพัดกวน ท่อ ปั๊ม และวาล์ว) จะก่อให้เกิดอนุภาคโลหะสึกหรอขนาดเล็ก เครื่องกำจัดเหล็กแม่เหล็กถาวรที่ติดตั้งออนไลน์ในท่อสามารถดักจับสิ่งสกปรกใหม่เหล่านี้ได้แบบเรียลไทม์ เพื่อป้องกันไม่ให้ผสมเข้ากับสารละลายเคลือบขั้นสุดท้าย

หลังการเคลือบด้วยอิเล็กโทรด/ก่อนการรีด: กระบวนการบางอย่างจะกำหนดจุดกำจัดเหล็กหลังจากที่การเคลือบแบบเปียกแห้งแล้วและก่อนที่จะเข้าสู่เครื่องรีดลูกกลิ้ง เพื่อขจัดสิ่งสกปรกที่อาจเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการอบแห้ง

กระบวนการตัดแบบเสา: การสึกหรอของเครื่องมือตัดจะทำให้เกิดเศษโลหะ การตั้งเครื่องถอดเหล็กหลังการตัดและก่อนการม้วน/ซ้อน จะช่วยกำจัดสิ่งปนเปื้อนโลหะใหม่เหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. "เครื่องฟอก" สำหรับการรีไซเคิลวัสดุ: ในกระบวนการรีไซเคิลแบตเตอรี่ เมื่อต้องจัดการกับวัสดุบดแบตเตอรี่ที่เป็นขยะที่ซับซ้อน เครื่องกำจัดเหล็กแม่เหล็กถาวรเป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับแยกเปลือกเหล็ก สกรู และสิ่งเจือปนโลหะเฟอร์โรแมกเนติกอื่นๆ ซึ่งวางรากฐานสำหรับการรีไซเคิลวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบที่มีมูลค่าสูงในภายหลัง

กล่าวโดยสรุป ในกระบวนการผลิต การผลิตแบตเตอรี่พลังงานใหม่นั้นประกอบด้วยหลายรูปแบบ ทั้งผง สารละลาย และผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ดังนั้น เครื่องถอดเหล็กแม่เหล็กถาวรจึงได้พัฒนาเป็น "บันไดสามระดับ":

ในขณะที่แบตเตอรี่พลังงานใหม่กำลังก้าวเข้าสู่ยุค TWh และมาตรฐานด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัยยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ของวัสดุก็เพิ่มขึ้นอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน แม้ว่าสารถอดเหล็กแม่เหล็กถาวรจะไม่ใช่ส่วนประกอบโดยตรงของการผลิตแบตเตอรี่ แต่สารถอดเหล็กแม่เหล็กถาวรถือเป็นหัวใจสำคัญเบื้องหลังที่รับประกันคุณภาพหลักของแบตเตอรี่ นั่นคือความปลอดภัยสูง อายุการใช้งานยาวนาน และความสม่ำเสมอ สารถอดเหล็กแม่เหล็กถาวรจะดักจับ "ตัวทำลาย" แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกขนาดเล็กที่จุดสำคัญต่างๆ ได้อย่างเงียบเชียบ และเป็นแนวป้องกันแม่เหล็กที่ทรงพลังและขาดไม่ได้ในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ ดังนั้นเราจึงเรียกสารถอดเหล็กแม่เหล็กถาวรนี้ว่า "ผู้พิทักษ์ที่มองไม่เห็น" ในการผลิตแบตเตอรี่พลังงานใหม่