Mindre skrap for energiomstillingen

Jonas Witt | Årets oppfinnere fra Siemens | Nykommer

En titt på batteriproduksjon

A man in a black shirt leans over a laptop with

Litium-ion-batterier har en aluminiumskatode (- pol) og en kobberanode (+ pol). Under produksjonen påføres tynne lag med aktive materialer — f.eks. litiumkoboltoksid eller litiumjernfosfat — på lange kobber- eller aluminiumfoliestrimler. Disse lange elektrodestrimlene er kuttet i små segmenter, kombinert og viklet rundt eller stablet til individuelle battericeller. «Belegget av metallfolier er et kritisk prosesstrinn. De aktive lagene må ha jevn tykkelse over hele foliebredden, sier Jonas. «Feil her er hovedårsaken til dårlige battericeller. De to oppfinnelsene som blir anerkjent hjelper oss med å bedre forstå og forbedre dette produksjonstrinnet.»

Et mønster som et fingeravtrykk

Jo mer nøyaktig årsaken til en feil kan spores, jo lettere er det å utvikle løsninger — og dette prinsippet gjelder også batteriproduksjon. Jonas og teamet hans så etter en måte å etablere en kobling mellom en spesifikk battericelle og delene av kobber-/aluminiumsfoliestrimler de ble produsert fra. «Tidligere ble produksjonsdata tildelt lange strimler av materiale,» forklarer Jonas. «Vår nye prosedyre er mer presis og ikke-invasiv. Vi har oppdaget at overflatemønsteret til materialet er unikt for individuelle beleggsegmenter, lik et fingeravtrykk. Eventuelle forskjeller i mønstrene til de forskjellige segmentene er så tydelige at vi for en bestemt battericelle senere kan spore de nøyaktige foliesegmentene de ble produsert fra, når de ble produsert, og innstillingene som ble brukt. Med denne kunnskapen har vi ikke bare gjort de gamle merkene foreldet, vi er også i stand til å analysere når og hvorfor så mye eller så lite avfall ble produsert mer presist enn noen gang før.»

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

Lære av ekspertene

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

Den nøyaktige kalibreringen av produksjonsmaskiner er en nøkkelfaktor. «Maskinoperatører må generelt gjennomgå flere måneders opplæring for å utvikle en riktig følelse for optimal innstilling av prosessparametrene,» sier Jonas. «Store mengder skrap produseres ofte fordi de har oversett noe.» Derfor har Jonas og teamet hans trent en AI-modell med inspeksjonsatferd hos en dyktig maskinoperatør for å utvikle et system som gir anbefalinger for optimal konfigurasjon under pågående drift. «Basert på driftsdataene er en godt trent AI-modell mye raskere til å gjenkjenne når vi avviker for langt fra det optimale,» bekrefter Jonas. «Vårt mål for nær fremtid er å kunne kontrollere beleggprosessen helt automatisk, slik at vi kan redusere skraphastigheten for battericeller med rundt ti prosent. Vi har allerede fått kommersielle lisenser.»