Mindre skrot til energiomstillingen

Jonas Witt | Årets opfindere fra Siemens | Nybegynder

Et kig på batteriproduktion

A man in a black shirt leans over a laptop with

Lithium-ion-batterier har en aluminiumskatode (- pol) og en kobberanode (+ pol). Under fremstillingen påføres tynde lag af aktive materialer - fx lithiumkoboltoxid eller lithiumjernphosphat - på lange kobber- eller aluminiumfoliestrimler. Disse lange elektrodestrimler skæres i små segmenter, kombineres og vikles rundt eller stables til individuelle battericeller. „Belægningen af metalfolier er et kritisk procestrin. De aktive lag skal være af ensartet tykkelse over hele foliebredden,“ siger Jonas. „Fejl her er hovedårsagen til dårlige battericeller. De to opfindelser, der bliver anerkendt, hjælper os med bedre at forstå og forbedre dette produktionstrin.“

Et mønster som et fingeraftryk

Jo mere præcist årsagen til en fejl kan spores, jo lettere er det at udvikle løsninger — og dette princip gælder også for batterifremstilling. Jonas og hans team ledte efter en måde at etablere en forbindelse mellem en bestemt battericelle og de sektioner af kobber-/aluminiumsfoliestrimler, hvorfra de blev produceret. „Tidligere blev produktionsdata tildelt lange strimler af materiale,“ forklarer Jonas. “ Vores nye procedure er mere præcis og ikke-invasiv. Vi har opdaget, at materialets overflademønster er unikt for individuelle belægningssegmenter, svarende til et fingeraftryk. Eventuelle forskelle i mønstrene i de forskellige segmenter er så klare, at vi for en bestemt battericelle efterfølgende kan spore de nøjagtige foliesegmenter, hvorfra de blev fremstillet, hvornår de blev fremstillet, og de indstillinger, der blev brugt. Med denne viden har vi ikke kun gjort de gamle markeringer forældede, vi er også i stand til at analysere, hvornår og hvorfor så meget eller så lidt affald blev produceret mere præcist end nogensinde før.“

Hands use scissors to cut a dark, flexible material with a red laser line on it, for battery component fabrication.

At lære af eksperterne

A man with a serious expression is standing in front of a white wall, wearing a black shirt and a black jacket.

Den præcise kalibrering af produktionsmaskiner er en nøglefaktor. „Maskinoperatører skal generelt gennemgå flere måneders træning for at udvikle en ordentlig fornemmelse for optimal indstilling af procesparametrene,“ siger Jonas. „Store mængder skrot produceres ofte, fordi de har overset noget.“ Derfor har Jonas og hans team uddannet en AI-model med inspektionsadfærd hos en højt kvalificeret maskinoperatør for at udvikle et system, der giver anbefalinger til optimal konfiguration under løbende drift. „Baseret på de operationelle data er en veluddannet AI-model meget hurtigere til at genkende, når vi afviger for langt fra det optimale,“ bekræfter Jonas. „Vores mål i den nærmeste fremtid er at kunne kontrollere belægningsprocessen fuldautomatisk, så vi kan reducere skrotningshastigheden for battericeller med omkring ti procent. Vi har allerede fået kommercielle licenser.“