Bei der Produktion von Batteriezellen gilt es, mit aggressiven und giftigen Chemikalien umzugehen. Für solche extremen Anwendungen hat MSE Filterpressen eine kompakte und sichere Lösung entwickelt.
Die Filterpressenreihe Celltron ist speziell für die hohen Anforderungen bei der Filtration von flüchtigen, staubexplosionsgefährlichen oder heißen Produkten sowie Stoffen mit toxischen und radioaktiven Eigenschaften entwickelt. Bilder: MSE Filterpressen
Leistungsstarke, nachhaltig produzierte und kostengünstige Batterien sind für die Zukunft der globalen Elektromobiliät, insbesondere für die Elektrifizierung der Verkehrssysteme, unentbehrlich. Herzstück jeder Batterie ist die Batteriezelle, auf die auch der größte Teil der Wertschöpfung entfällt. Sowohl wiederaufladbare Batteriezellen, welche Verwendung im Mobilitätssektor finden, als auch stationäre Stromspeicher im Energiesektor sorgen für einen stetig steigenden Bedarf an Batterien mit hoher Speicherdichte und Zuverlässigkeit. Da auch aggressive Materialien in die Fertigung von Batteriezellen einfließen, erfordert die Produktion von Zellen höchster Qualität auch erhebliche technologische Kompetenz und Sicherheitsmaßnahmen. Denn nur wenn die Batterie in Preis und Leistung überzeugt, wird ihr Einsatz vor allem im Automobilsektor dauerhaft steigen.
Um in diesem Zuge ebenfalls für die Elektromobilität aufzurüsten hat Hersteller MSE sein bisheriges Filterpressensystem konsequent überarbeitet und optimiert. Das Ziel: Eine für die Herstellung bis zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien industriell wettbewerbsfähige Maschine zu entwickeln, die höchst aggressive Produkte zu jederzeit und an jedem Ort sicher filtriert. In enger Zusammenarbeit mit branchenspezifischen Kunden ist so eine eigenständige Filterpressen-Produktreihe entstanden. Diese Hightech-Filterpresse soll den internationalen Benchmark bilden und sich durch einen vollautomatischen und absolut sicheren Betrieb, eine lange Lebensdauer, eine hohe Leistungsfähigkeit zu wettbewerbsfähigen Preisen sowie nachhaltige und umweltverträgliche Produktionsbedingungen hervorheben. Die Entwickler möchten mit diesem erweiterten Angebot die Weiterentwicklung der Batteriezellen als Schlüsselkomponente der Elektrifizierung selbst vorantreiben.
Das Prinzip der Filterpresse bildet als einer der ältesten Prozessfilter mit seiner hohen Automatisierung, Effizienz und Integrationsfähigkeit das solide Rückgrat der mechanischen Fest-Flüssig-Trennung. Die Basis der neuen Filterpressenlinie stellt eine mit speziellen Filterplatten ausgerüstete vollautomatische Membranfilterpresse dar. Die Produktserie enthält eine Filterpressenentleerung mit Lifetime-Fehlermeldung, eine automatisierte Filtertuchwaschanlage mit zusätzlich implementierter CIP-Komplettreinigungsfunktion sowie eine automatisch öffnende Maschineneinhausung mit integriertem schwenkbaren Trichter für den definierten Filterkuchenaustrag.
Anders als bei konventionellen Filterpressen gewährleistet die Neuentwicklung eine vollkommene, nahezu gasdichte Abkapselung der Filterpresse zum Schutz des Bedienungspersonals und zur Absicherung der Produktqualität. Diese räumliche Trennung zwischen Anlage und Umgebung stellte die Ingenieure vor eine große Herausforderung: „Das Ziel bei der Entwicklung war es, eine unterdruckfeste Einhausung mit vernünftigem technischem Aufwand zu realisieren, die ein Austreten von Schlammrückstanden sowie des Filterkuchenstaubs zu jederzeit verhindert. Zudem sollte die Konstruktion so ausgelegt sein, dass ein Anhaften und Antrocknen des Filterkuchens und des Tropfwassers auf jeglicher Oberfläche um jeden Preis vermieden wird. Daher wurde nach Hygienic-Design-Kriterien entwickelt und konstruiert“, erklärt Riccardo Rumé, technischer Geschäftsführer von MSE Filterpressen. Generell sei bei der Entwicklung der Filterpresse darauf geachtet worden, die Prozesskette insgesamt zu optimieren. Die vorrangig für die Batteriezell-Fertigungsindustrie entwickelte Filterpresse werde so den spezifischen Anforderungen bei der Entwässerung von speziellen Metallschlämmen gerecht.
Neben Standardkonfigurationen für Anwendungen wie in der Batteriezellfertigung ist diese Technologiereihe ebenfalls für anspruchsvolle Anwendungen geeignet, die hohe Sicherheits- und Effizienzstandards mit höchster Betriebssicherheit erfordern. Die Produktlinie kann flüchtige, staubexplosionsgefährliche Produkte sowie Stoffe mit toxischen und radioaktiven Eigenschaften aber auch Pharma/Food-Erzeugnisse und heiße Suspensionen mit Filtrationstemperaturen von mehr als 130 °C behandeln. Mit dieser Filterpressentechnologie sieht der Hersteller ein entscheidendes Alleinstellungsmerkmal: „Mit der neuen Celltron-Serie haben wir unser bewährtes Produkt für den Einsatz in rauen Umgebungen konsequent weiterentwickelt und damit an einer innovativen, technisch verlässlichen Lösung für den vollautomatischen und sicheren Betrieb gearbeitet, die messbare Verbesserungen für den Kunden liefert“, sagt Dietrich Schmitt, Projektleiter EMSR bei MSE Filterpressen.
Die Celltron-Produktreihe ist in den Größen von 470 x 470 mm als CT4 für Pilotanlagen bis 2.000 x 2.000 mm als CT20 für hohe Kapazitäten mit Filterflächen von 1 m2 bis 1.300 m2 erhältlich. Hierbei kann zwischen der Konfiguration „Light“ für hohe Produkt- und Sicherheitsanforderungen und der Konfiguration „Xtreme“ für höchste Produkt- und Sicherheitsanforderungen gewählt werden. Jede Filteranlage wird auf Wunsch als Kompletteinheit mit Rohrleitungen, Ventilen, Instrumenten, Pumpen und Behälter geliefert.
Die Filterpresse verfügt über eine automatisierte CIP-Reinigungsfunktion.
Das Gerät verfügt über einen speziellen Spritzschutz, der Einsicht in die Filterpresse sowie die integrierte Trichtereinheit ermöglicht. Auf den besonders glatten Innenflächen wird das Filtertuchwaschwasser, das Rest-Filtrat, die CIP-Flüssigkeit und unkontrolliert austretende Flüssigkeit gezielt abgeleitet, um zu keiner Zeit mit der Umgebung in Verbindung zu kommen. Die einzelnen Einhausungselemente lassen sich je nach benötigtem Bauraum per Knopfdruck im Bereich des integrierten Trichters in der Pressen-Längsachse verfahren. Dadurch kann die beim Aufschieben der einzelnen Einhausungselemente austretende Flüssigkeit vom Auffangtrichter ebenfalls aufgenommen und gezielt abgeleitet werden. Eine spezielle Dichtungs- und Abstreiftechnik ermöglicht die ganzheitliche Abdichtung zwischen den einzelnen Elementen. Ein Kontaminieren des Bodens und der Umgebung mit einem aggressiven Medium ist somit stets ausgeschlossen.
Hinzu kommt, dass die Abgabe unangenehmer Gerüche damit bedeutend reduziert wird. Ein damit verbundener Vorteil kann obendrein der Entfall aufwendiger und kostspieliger Stahlkonstruktionen für Gebäude und Räume sein. Als Werkstoff kommen bei der „Xtreme“-Variante nahezu ausschließlich nichtrostende Stähle zum Einsatz. Produktberührte Baugruppen werden zudem mit einer Oberflächengüte von Ra ≤ 0,6 µm und einer Mindestschräge von 30° ausgeführt, um ein Anhaften sowie eine Verunreinigung des Produkts möglichst auszuschließen.
Innerhalb der Schutzeinhausung ermöglichen drei voneinander getrennte Systeme die zyklische Selbstreinigung der Filterpresse. Je nach Bedarf strömt die Reinigungsflüssigkeit, unter anderem H2SO4, unter verschiedenen Strahlwinkeln mittels spezieller CIP-Düsen auf die Filterpresse. Zusätzlich implementierte translatorische und rotatorische Bewegungen der Verteilerrohre ermöglichen ein reproduzierbares Reinigen sowie eine erhöhte Standzeit der Anlage. Ein Antrocknen des Mediums wird so zusätzlich unterbunden. Menschliche Fehler werden weitgehend ausgeschlossen, Personalsicherheit erhöht und eine hohe Produktqualität gesichert.
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