Menos chatarra para la transición energética

Jonas Witt | Inventor del año de Siemens | Recién llegado

Un vistazo a la fabricación de baterías

A man in a black shirt leans over a laptop with

Las baterías de iones de litio tienen un cátodo de aluminio (polo -) y un ánodo de cobre (polo +). Durante la fabricación, se aplican capas finas de materiales activos (por ejemplo, óxido de litio y cobalto o fosfato de hierro y litio) a tiras largas de papel de cobre o aluminio. Estas tiras largas de electrodos se cortan en pequeños segmentos, se combinan y se enrollan alrededor o se apilan en celdas de batería individuales. «El revestimiento de las láminas metálicas es un paso fundamental del proceso. Las capas activas tienen que tener un grosor uniforme en todo el ancho de la lámina», afirma Jonas. «Los errores aquí son la principal causa del mal funcionamiento de las pilas. Los dos inventos que están siendo reconocidos nos ayudan a entender y mejorar mejor esta fase de producción».

Un patrón como una huella dactilar

Cuanto más precisamente se pueda rastrear la causa de un error, más fácil será desarrollar soluciones, y este principio también se aplica a la fabricación de baterías. Jonas y su equipo buscaron la forma de establecer una relación entre una pila de batería específica y las secciones de tiras de papel de cobre o aluminio a partir de las que se producían. «En el pasado, los datos de producción se asignaban a tiras largas de material», explica Jonas. «Nuestro nuevo procedimiento es más preciso y no invasivo. Hemos descubierto que el patrón de superficie del material es único en los segmentos de revestimiento individuales, similar al de una huella dactilar. Cualquier diferencia en los patrones de los diferentes segmentos es tan clara que, para una pila de batería específica, podemos rastrear posteriormente los segmentos de lámina exactos a partir de los que se fabricaron, cuándo se fabricaron y los ajustes que se utilizaron. Con este conocimiento, no solo hemos hecho obsoletas las antiguas marcas, sino que también podemos analizar cuándo y por qué se produjeron tantos o tan pocos residuos con mayor precisión que nunca».

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

Aprender de los expertos

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

La calibración precisa de las máquinas de producción es un factor clave. «Por lo general, los operadores de máquinas tienen que recibir varios meses de formación para desarrollar una idea adecuada de la configuración óptima de los parámetros del proceso», afirma Jonas. «A menudo se producen grandes cantidades de chatarra porque han pasado por alto algo». Por eso Jonas y su equipo han entrenado un modelo de IA con el comportamiento de inspección de un operador de máquina altamente cualificado, con el fin de desarrollar un sistema que dé recomendaciones para una configuración óptima durante la operación en curso. «Según los datos operativos, un modelo de IA bien entrenado reconoce mucho más rápido cuando nos desviamos demasiado de lo óptimo», afirma Jonas. «Nuestro objetivo para un futuro próximo es poder controlar el proceso de revestimiento de forma totalmente automática para poder reducir la tasa de desecho de las pilas de las baterías en alrededor de un diez por ciento. Ya hemos obtenido las licencias comerciales».