Méně nevydařených kroků v energetické transformaci

Jonas Witt | Vynálezci roku Siemens | Nováček

Pohled na výrobu baterií

Muž v černé košili se naklání nad notebookem s nálepkou „Akcelerátor baterie“, zatímco dva další muži v pozadí píší na bílou tabuli.

Lithium-iontové baterie mají hliníkovou katodu (záporný pól) a měděnou anodu (kladný pól). Během výroby se na dlouhé měděné nebo hliníkové fóliové pásky nanášejí tenké vrstvy aktivních materiálů – např. oxidu lithium-kobaltu nebo fosforečnanu lithium-železitého. Tyto dlouhé elektrodové pásky se nařežou na malé segmenty, spojí a navinou nebo naskládají na jednotlivé bateriové články. „Potahování kovových fólií je kritickým krokem procesu. Aktivní vrstvy musí mít po celé šířce fólie rovnoměrnou tloušťku,“ říká Jonas. „Chyby v tomto případě jsou hlavní příčinou špatných bateriových článků. Lépe porozumět tomuto výrobnímu kroku a vylepšit ho nám pomáhají dva oceněné vynálezy.“

Vzor jako otisk prstu

Čím přesněji lze vysledovat příčinu chyby, tím snadněji lze vyvinout řešení – a tento princip platí i pro výrobu baterií. Jonas a jeho tým hledali způsob, jak propojit konkrétní bateriový článek s úseky měděných/hliníkových fóliových pásků, ze kterých byly vyrobeny. „V minulosti byla výrobní data přiřazována dlouhým páskům materiálu,“ vysvětluje Jonas. „Náš nový postup je přesnější a neinvazivní. Zjistili jsme, že povrchový vzor materiálu je pro jednotlivé segmenty povlaku jedinečný, podobně jako otisk prstu. Jakékoli rozdíly ve vzorcích různých segmentů jsou tak jasné, že u konkrétního bateriového článku můžeme následně sledovat přesné segmenty fólie, ze kterých byly vyrobeny, kdy byly vyrobeny a jaká nastavení byla použita. Díky těmto znalostem jsme nejen odstranili staré značení, ale jsme také schopni přesněji než kdykoli předtím analyzovat, kdy a proč bylo vyrobeno tolik či tak málo zmetků.“

Ruce používají nůžky k řezání tmavého, ohebného materiálu s červenou laserovou linií pro výrobu komponent baterie.

Učíme se od odborníků

Muž s vážným výrazem stojí před bílou stěnou, má na sobě černou košili a černou bundu.

Přesná kalibrace výrobních strojů je klíčovým faktorem. „Operátoři strojů obvykle musí absolvovat několikaměsíční školení, aby získali správný cit pro optimální nastavení procesních parametrů,“ říká Jonas. „Velké množství zmetků často vzniká proto, že něco přehlédli.“ Proto Jonas a jeho tým vyškolili model umělé inteligence, jehož úkolem je kontrola a který zajišťuje vysoce kvalifikovanou obsluhu stroje. Vyvinuli tak systém, který poskytuje doporučení pro optimální konfiguraci během probíhajícího provozu. „Na základě provozních dat dobře vyškolený model umělé inteligence mnohem rychleji rozpozná, kdy se příliš odchylujeme od optima,“ potvrzuje Jonas. „Naším cílem do blízké budoucnosti je, abychom byli schopni plně automaticky řídit proces nanášení povlaku a snížili tak míru zmetkovitosti u bateriových článků o přibližně deset procent. Již jsme získali komerční licence.“