En la práctica, la abrasión metálica al mezclar masas activas de batería puede reducirse considerablemente, pero no puede excluirse por completo mediante una única medida. Lo realista es un concepto de pureza integral que minimice el aporte ya en la fuente, separe las partículas críticas lo antes posible y supervise el proceso de forma analítica. Sin embargo, los valores límite generales en ppb para todas las masas de cátodo no son fiables, porque los contenidos residuales admisibles, los elementos críticos, los tamaños de partícula y los métodos de medición dependen de la química de la celda, la especificación del fabricante de la celda, la etapa del proceso y el acuerdo de calidad correspondiente. Para los materiales activos de cátodo, las impurezas metálicas especialmente relevantes —cromo, hierro, cobre, zinc y plomo— suelen figurar en las normas de calidad y aplicaciones analíticas pertinentes con valores objetivo inferiores a 1 mg/kg, es decir, por debajo de 1 ppm.

Las partículas metálicas extrañas son críticas para las celdas de iones de litio, porque pueden causar defectos locales, un aumento de la autodescarga, reacciones secundarias no deseadas y, en el caso más desfavorable, cortocircuitos internos. Especialmente problemáticas son las partículas metálicas individuales grandes o de bordes afilados, ya que pueden dañar los separadores o aumentar las densidades de corriente locales. Por ello, la evaluación técnica no debe limitarse al contenido metálico químico total en ppm. También debe considerar el número, el tamaño, la forma, la propiedad magnética y la distribución espacial de las partículas metálicas. En una fuente técnica de la industria, las partículas metálicas ya se clasifican como críticas por encima de 5 µm; otras cadenas de proceso establecen límites de tamaño y aceptación diferentes, específicos del producto.

Las causas de la contaminación metálica se encuentran a lo largo de toda la cadena de proceso. Pueden proceder de las materias primas, surgir del desgaste de los componentes de molienda, clasificación, mezclado y transporte, o introducirse a través del entorno, las tareas de mantenimiento y las intervenciones humanas. Precisamente durante el mezclado y la molienda, el contacto directo del producto con herramientas metálicas, paredes del recipiente o componentes de juntas y transporte sujetos a desgaste puede generar partículas metálicas. Un artículo de revisión reciente menciona expresamente el desgaste de componentes metálicos en los procesos de mezclado y molienda como fuente de contaminación, y recomienda, entre otras cosas, recubrimientos de protección en las instalaciones de mezclado y molienda, separadores magnéticos o tamices, así como procedimientos operativos estrictos de limpieza.

Por ello, la primera y más eficaz medida es el diseño de abrasión minimizada de todos los componentes en contacto con el producto. Deben evitarse los contactos directos metal contra metal en la zona del producto. Las herramientas de mezclado, la pared del recipiente, los órganos de descarga, los codos de transporte, las compuertas, las zonas de juntas y los puntos de transferencia deben diseñarse de modo que no se produzca fricción, golpeteo ni impacto repetido de partículas duras en aristas críticas. Según el sistema de materiales, pueden resultar convenientes las cerámicas técnicas, los recubrimientos adecuados o los polímeros de alto rendimiento en superficies de contacto seleccionadas. Sin embargo, la elección concreta del material debe comprobarse frente a la compatibilidad química, la abrasividad de la masa activa, las propiedades electrostáticas, la limpiabilidad, la solicitación térmica y la posible liberación de partículas del material de revestimiento correspondiente. Un material no metálico no es automáticamente adecuado si él mismo genera abrasión, desprendimiento o una contaminación orgánica no deseada.

Una segunda palanca importante es la conducción del proceso. Las velocidades de herramienta y de transporte bajas, pero suficientemente eficaces, reducen la energía de impacto y, con ello, el desgaste erosivo. Deben evitarse los cambios de dirección bruscos, los codos estrechos, las alturas de caída incontroladas, las zonas muertas y las recirculaciones repetidas. En el transporte neumático, no solo es relevante la velocidad del aire, sino también la carga de sólidos, el trazado de las tuberías, el radio de los codos, la dureza de las partículas, el nivel de presión y el funcionamiento de arranque-parada. En el mezclado, la velocidad de giro debe elegirse de modo que se alcance la homogeneidad requerida con la menor solicitación mecánica posible. Un mezclado innecesariamente largo o demasiado intenso puede aumentar la abrasión sin mejorar ya la calidad del producto.

La separación magnética es una etapa de protección adicional útil, pero no sustituye un diseño de baja abrasión. Puede captar partículas extrañas magnetizables, como el hierro o determinadas fracciones de acero ferrítico, pero no actúa de forma fiable contra metales no magnéticos como el aluminio, el cobre o el zinc. Por ello, en cadenas de proceso exigentes se combinan varias medidas: separadores magnéticos en puntos de transferencia adecuados, etapas de tamizado o filtración para partículas gruesas, liberación controlada de materias primas, separación antes de los pasos de proceso críticos y un diseño adecuado del transporte de material. Las partículas no magnéticas deben controlarse prioritariamente mediante la evitación del aporte, una filtración o tamizado adecuados y una supervisión analítica. Según la literatura especializada, las partículas extrañas no magnéticas pueden introducirse especialmente durante el mezclado, el transporte y el almacenamiento en las suspensiones (slurries), y son más difíciles de eliminar.

Un concepto eficaz requiere además una estrategia sistemática de mantenimiento y limpieza. Las piezas críticas por desgaste deben supervisarse mediante horas de operación, pares, vibraciones, presiones diferenciales, análisis de producto e inspecciones visuales. No solo el mezclador, sino también la carga, la dosificación, el tamizado, las líneas de transporte, los filtros, las válvulas, las herramientas de mantenimiento y el aire ambiente forman parte de la consideración de contaminación. La sustitución preventiva de componentes desgastados es considerablemente más eficaz que la limpieza posterior de material ya contaminado. Dado que las partículas metálicas también pueden entrar en el sistema a través de intervenciones abiertas, el mantenimiento o el entorno de producción, las transferencias cerradas, las zonas de limpieza definidas, la gestión de herramientas, la ropa de protección adecuada y las rutas de material controladas son componentes importantes del concepto.

La verificación debería combinar varios niveles de análisis. El ICP-OES y el ICP-MS registran los contenidos elementales totales y pueden cuantificar metales en el rango de ppm a trazas; el ICP-MS ofrece límites de detección especialmente bajos. Para el análisis de elementos críticos en materiales de cátodo se emplean ambos métodos, y las normas suelen prever el ICP-OES e indicar valores límite en el rango inferior a 1 mg/kg para contaminantes relevantes como Cr, Fe, Cu, Zn y Pb. De forma complementaria son útiles los ensayos de separación magnética, los análisis microscópicos de partículas y el SEM/EDX, para identificar partículas individuales en cuanto a tamaño, morfología y composición química. Precisamente para evaluar una abrasión inducida por el proceso, este análisis de partículas es imprescindible, porque un valor metálico total bajo puede ocultar partículas gruesas individuales críticas para la seguridad.

Una estrategia práctica sólida comienza con un análisis de riesgo de contaminación. En primer lugar se derivan los elementos críticos y los tamaños de partícula a partir de la especificación del fabricante de la celda. A continuación se cartografían todas las fuentes de aporte potenciales a lo largo de la cadena de proceso y se evalúan en cuanto a probabilidad, cantidad de aporte y detectabilidad. Sobre esta base siguen la selección de materiales y diseño constructivo, la definición de ventanas de proceso admisibles, la ubicación de imanes y tamices, así como un plan de comprobación con análisis de materia prima, producto intermedio y producto final. A continuación debe demostrarse, con material activo representativo, que la instalación cumple los valores límite acordados incluso después de un tiempo de operación definido, tras la limpieza y tras el mantenimiento.