Mniej odpadów podczas transformacji energetycznej

Jonas Witt | Wynalazcy Roku Siemens | Nowicjusz

Spojrzenie na produkcję baterii

Mężczyzna w czarnej koszuli pochyla się nad laptopem z naklejkami „Battery Accelerator”, podczas gdy dwóch innych mężczyzn pisze na tablicy w tle.

Akumulatory litowo-jonowe mają aluminiową katodę (biegun ujemny) i miedzianą anodę (biegun dodatni). Podczas produkcji cienkie warstwy materiałów aktywnych (np. tlenek litu kobaltu lub fosforanu litowo-żelazowego) nakłada się na długie paski folii miedzianej lub aluminiowej. Te długie paski elektrod są cięte na małe segmenty, łączone i nawijane lub układane w pojedyncze ogniwa akumulatora. „Powlekanie folii metalowych jest krytycznym etapem procesu. Aktywne warstwy muszą mieć jednolitą grubość na całej szerokości folii” - wyjaśnia Jonas. „Błędy na tym etapie są główną przyczyną wadliwych ogniw baterii. Te dwa docenione wynalazki pomagają nam lepiej zrozumieć i ulepszyć ten etap produkcji”.

Wzór jak odcisk palca

Im dokładniej można prześledzić przyczynę błędu, tym łatwiej jest opracować rozwiązania — zasada ta dotyczy również produkcji baterii. Jonas i jego zespół szukali sposobu powiązania konkretnych ogniw z sekcjami pasków folii miedzianej/aluminiowej, z których zostały wyprodukowane. „W przeszłości dane produkcyjne były przypisywane do długich pasków materiału” — wyjaśnia Jonas. „Nasza nowa procedura jest bardziej precyzyjna i nieinwazyjna. Odkryliśmy, że wzór powierzchni materiału jest unikalny dla poszczególnych segmentów powłoki, podobnie jak odcisk palca. Wszelkie różnice we wzorach różnych segmentów są tak wyraźne, że w przypadku konkretnego ogniwa możemy następnie śledzić dokładne segmenty folii, z których zostały wyprodukowane, kiedy zostały wyprodukowane, oraz ustawienia, które zostały użyte. Dzięki tej wiedzy nie tylko stare oznaczenia odeszły do lamusa, ale jesteśmy również w stanie przeanalizować dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej, kiedy i dlaczego powstało tak dużo lub tak mało odpadów”.

Ręce trzymają nożyczki, aby przeciąć ciemny, elastyczny materiał z czerwoną linią laserową, służący do produkcji komponentów baterii.

Uczenie się od ekspertów

Mężczyzna o poważnym wyrazie twarzy stoi przed białą ścianą, ubrany w czarną koszulę i czarną marynarkę.

Kluczowym czynnikiem jest precyzyjna kalibracja maszyn produkcyjnych. „Operatorzy maszyn zazwyczaj muszą przejść kilkumiesięczne szkolenie, aby wypracować odpowiednie wyczucie do optymalnego ustawiania parametrów procesu” — mówi Jonas. „Duże ilości odpadów często powstają wtedy, gdy operatorzy coś przeoczą”. Dlatego Jonas i jego zespół przeszkolili model AI z zachowaniem inspekcyjnym wysoko wykwalifikowanego operatora maszyny w celu opracowania systemu, który zawiera zalecenia dotyczące optymalnej konfiguracji podczas bieżącej eksploatacji. „Na podstawie danych operacyjnych dobrze wyszkolony model sztucznej inteligencji jest znacznie szybszy w rozpoznawaniu zbyt dużego odchylenia od stanu optymalnego” — potwierdza Jonas. „Naszym celem w najbliższej przyszłości jest możliwość pełnej automatycznej kontroli procesu powlekania, abyśmy mogli zmniejszyć ilość odpadów ogniw akumulatorowych o około 10%. Uzyskaliśmy już licencje komercyjne”.