Skip to searchSkip to main content
hs-tumbler
    Languages
    Branchen // Energielösungen //

    Energielösungen

    Die Entwicklung und Herstellung von Energiespeicherlösungen,
    wie Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren ist von zentraler Bedeutung.

    Trajektionsmischen in

    ​​der Energiespeicher-

    verfahrenstechnik

    Innovation in der Herstellung von Batterien wie z.B. Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren und Brennstoffzellen

    Trajektionsmischen in der Energiespeicherverfahrenstechnik

    Innovation in der Herstellung von Batterien wie z.B. Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren und Brennstoffzellen

    Quadratische Bildanordnung
    LebensmittelTechnische MaterialienEnergielösungenPharma und Kosmetik
    Die Entwicklung und Herstellung von Energiespeicherlösungen, wie Beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, Superkondensatoren oder Brennstoffzellen, ist von zentraler Bedeutung für den Fortschritt in den Bereichen erneuerbare Energien, Elektromobilität und mobiler Elektronik. Eine der Herausforderungen bei der Herstellung dieser Technologien besteht darin, die aktiven Materialien und Elektrolyte so zu mischen, dass eine maximale Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Energiespeicher gewährleistet wird. Trajektionsmischen, eine fortschrittliche Mischtechnologie, bietet hier erhebliche Vorteile.

    Trajektionsmischen

    Trajektionsmischen bedeutet, dass Mischgut durch die Bewegung des Behältes entlang einer 2-Dimensionalen Kurvenbahn durchmischt wird. Diese Bewegungen folgen präzisen Mustern, die als Lissajous-Figuren bekannt sind. Die dabei entstehenden Beschleunigungen erzeugen Scher- und Zugkräfte, durch die das Mischgut effizient ein homogenes Mischergebnis erlangen kann. Die Steuerung der Bewegungsparameter ermöglicht es, die Mischqualität an spezifische Anforderungen anzupassen.

    mehr erfahren...

    Warum Trajektionsmischen bei Batterien & Superkondensatoren?

    Uneinheitliche Elektrolytmischungen beeinträchtigen Kapazität und Lebensdauer Ihrer Zellen. Mit Trajektionsmischern von hs-tumbler erzielen Sie eine gleichmäßige Verteilung von Partikeln und Ionen für maximale Leistungsstärke.

    Vorteile auf einen Blick

    • Feinste Partikelverteilung: Erhöhte Zellkapazität
    • Kurze Rüst- & Reinigungszeiten: Mehr Durchsatz pro Schicht
    • Skalierbarkeit: Von Laborchargen bis Großserienproduktion

    Anwendungsbeispiele

    • Lithium-Ionen-Batterien: Homogene Elektrolyt-Additive
    • Superkondensatoren: Staubarmes Mischen von Aktivkohle
    • Flow-Batterien: Inline-Aufbereitung aggressiver Medien

    Kathoden- und Anodenmaterialien

    Trajektionsmischen gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der aktiven Materialien wie z.B. Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC) oder Lithium-Eisenphosphat (LFP) für die Kathode und Graphit für die Anode. Diese homogene Verteilung kann die elektrochemische Leistung und die Lebensdauer der Batterien verbessern.

    Reduzierte Agglomeration

    Die Technologie verhindert die Bildung von unzulässigen Agglomeraten, welche die Qualität und Haltbarkeit der Batterien und Brennstoffzellen beeinträchtigen könnten.

    Elektrolytlösungen

    • Gleichmäßige Mischung: Elektrolyte, die den Ionentransport in Batterien gewährleisten, müssen gleichmäßig mit Additiven gemischt werden. Trajektionsmischen sorgt dafür, dass die Elektrolytlösungen homogen bleiben. Effizienz und Sicherheit der Batterien werden erhöht.
    • Reinheit und Konsistenz: Inerte Prozessbehälter und hohe Durchmischungsgüten ermöglichen hochqualitative Produkte.

    Elektrodenmischung

    Die gleichmäßige Verteilung von Aktivkohle oder Graphen in den Elektrodenmaterialien maximiert die Oberfläche und verbessert die Kapazität der Superkondensatoren.

    Optimierte Porenstruktur

    Durch die kontrollierten Bewegungsprofile des Trajektionsmischens kann die Porenstruktur der Elektroden fein abgestimmt werden, was die Leistungsfähigkeit des Superkondensators erhöht.

    Elektrolytmischung

    • Homogene Elektrolytlösungen: Trajektionsmischen sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Elektrolytlösungen, was Stabilität und Effizienz verbessert.
    • Reduzierter Energieeintrag: Die schonende Mischtechnik minimiert das Risiko der thermischen Zersetzung der Elektrolyte, was die Sicherheit und Lebensdauer der Superkondensatoren erhöht.

    Ihre Vorteile des Trajektionsmischers

    Agglomerate
    Mischen
    Zusatz-
    ausstattung
    Flexibilität
    Hygiene
    Kontamination
    Branchen-
    übergreifend
    Skalierbarkeit
    Variable Mengen
    hs-Tumbler_Logo
    Agglomerate
    Mischen
    Zusatz-
    ausstattung
    Flexibilität
    Hygiene
    Kontamination
    Branchen-
    übergreifend
    Skalierbarkeit
    Variable Mengen
    hs-Tumbler_Logo

    Qualitätssicherung und Prozessoptimierung Messung und Optimierung der Mischgüte

    Ein zentraler Aspekt bei der Herstellung von Lebensmitteln ist die Sicherstellung der Mischgüte, die durch Analyse der Verteilungsvarianz quantifiziert wird.
    • Kontinuierliche Überwachung: Durch ständige Überwachung können Abweichungen früh erkannt und korrigiert werden, was eine konstant hohe Produktqualität sichert.
    • Optimierung der Prozessparameter: Experimentelle Studien und Simulationen unterstützen die Ermittlung und Anpassung optimaler Mischparameter für verschiedene Anwendungen.

    Prozesskontrolle und Automatisierung

    Die Integration von Trajektionsmischen in automatisierte Produktionsprozesse ermöglicht eine präzise Steuerung und Optimierung der Mischprozesse.
    • Automatisierte Mischprozesse: Die Möglichkeit, Bewegungsprofile individuell anzupassen, macht das Trajektionsmischen ideal für den Einsatz in automatisierten Produktionsumgebungen.
    • Effiziente Nutzung von Ressourcen: Durch die Automatisierung und präzise Steuerung der Mischprozesse können Ressourcen effizienter genutzt und Abfall minimiert werden.

    Vorteile des Trajektionsmischens

    • Hohe Flexibilität: Die Anpassungsfähigkeit der Bewegungsprofile ermöglicht eine flexible Anwendung des Trajektionsmischens für unterschiedliche Materialien und Mischanforderungen. 
    • Schonender Prozess: Der kontrollierte Energieeintrag und die minimalen mechanischen Belastungen schonen die Materialien und verhindern Beschädigungen. Dies ist besonders wichtig für empfindliche Rohstoffe, die durch hohe Scherkräfte beeinträchtigt werden können.
    • Platzersparnis: Die kompakte Bauweise machen das Trajektionsmischen ideal für Produktionsumgebungen mit begrenztem Platzangebot. 
    • Kleinstmengenverarbeitung: Trajektionsmischen ermöglicht die Verarbeitung von Kleinstmengen, was besonders in der Forschung und Entwicklung sowie im Handwerk von Vorteil ist.
    • Reduzierter Reinigungs- und Rüstaufwand: Der Verzicht auf traditionelle Mischwerkzeuge wie Rührer oder Kneter reduziert den Reinigungs- und Wartungsaufwand erheblich. Dies führt zu geringeren Betriebskosten und einer höheren Verfügbarkeit der Mischanlagen.

    Elektrodenslurry homogen – energieeffizient und werkzeugfrei

    Trajektionsmischen dispergiert Aktivmaterial, Leitruß und Binder über die Bewegung des geschlossenen Behälters – ohne Rührorgan im Produkt.

    • Energie: 60–90 % weniger als konventionell, Batterie-Slurry bis ~98 % (mit PEM der RWTH Aachen ermittelt); entwickelt im BMFTR-Projekt KOOP (Na-Ionen / Hartkohlenstoff).
    • Werkzeugfrei: keine bewegte Abriebquelle im Produkt; einzige Kontaktfläche ist die Behälterwand – Werkstoff frei wählbar, bei Bedarf beschichtet.
    • Schonend & homogen: Energieeintrag über die Bahnkurve statt lokales Scherwerkzeug – ohne lokale Scherspitzen.
    • F&E-/Pilot-tauglich & Durchsatz: reproduzierbare Chargen on-demand, K1→J4 skalierbar; Behälterwechsel statt Reinigung; micro-batch-kontinuierlich – Durchsatz statt Behältergröße.

    Temperierung ohne Hotspots

    Das gesamte Produkt läuft auf der Lissajous-Bahn an der temperierten Behälterwand entlang; die Scherung hält die thermische Grenzschicht dünn. So geht Wärme schnell und gleichmäßig über die Mantelfläche ins Gut – homogen statt randnah, ohne Totzonen und ohne Hotspots.

    Vakuum & Entgasung

    Kein Rührwerk ragt in den Behälter, also keine vakuumdicht abzudichtende Wellendurchführung. Vakuum lässt sich einfach anlegen und steuern – etwa zur Entgasung der Slurry vor der Beschichtung.

    Passt gut, wenn …

    • Elektrodenslurry / Aktivmaterialien homogen dispergiert werden müssen
    • thermisch und lösemittelsensible Formulierungen schonend zu mischen sind
    • F&E- und Pilot-Kleinmengen mit häufigem Materialwechsel anfallen
    • Energieeffizienz und Durchsatz zählen

    Weniger im Vordergrund, wenn …

    • ein einzelnes sehr großes Volumen pro Mischvorgang zwingend ist (Behältergröße)

    Mehr zum Prinzip: Produktwechsel ohne Reinigungsstillstand · Trajektionsmischen kurz erklärt · Produkte K1 & J4 · Versuch mit Ihrem Material anfragen

    Zusammengefasst

    Das Trajektionsmischen ist eine innovative Technologie mit einem breiten Anwendungsspektrum. Sie ermöglicht eine präzise und schonende Durchmischung verschiedener Materialien und zeichnet sich durch ihre Anpassungsfähigkeit aus. Darüber hinaus bietet das System eine bislang unerreichte Effizienz und Effektivität in Produktionsprozessen. Für weitere Informationen oder persönliche Beratung kontaktieren Sie uns gerne.