Skip to main content

Mai puține rebuturi pentru tranziția energetică

Jonas Witt | Inventatorii anului Siemens | Debutanți

O privire asupra fabricării bateriilor

Un bărbat în cămașă neagră se apleacă peste un laptop cu autocolante „Accelerator de baterie”, în timp ce alți doi bărbați scriu pe o tablă albă în fundal.

Bateriile litiu-ion au un catod din aluminiu (polul -) și un anod din cupru (polul +). În timpul fabricației, straturi subțiri de materiale active – de exemplu oxid de cobalt de litiu sau fosfat de fier-litiu – sunt aplicate pe benzi lungi de folie de cupru sau aluminiu. Aceste benzi lungi de electrozi sunt tăiate în segmente mici, combinate și apoi rulate sau stivuite pentru a forma celule individuale de baterie. „Acoperirea foliilor metalice este o etapă critică a procesului. Straturile active trebuie să aibă o grosime uniformă pe întreaga lățime a foliei”, spune Jonas. „Erorile în această etapă sunt principala cauză a celulelor de baterie defecte. Cele două invenții recunoscute ne ajută să înțelegem mai bine și să îmbunătățim acest pas al producției.”

Un model ca o amprentă

Cu cât cauza unei erori poate fi urmărită mai precis, cu atât este mai ușor să dezvolți soluții - și acest principiu se aplică și fabricării bateriilor. Jonas și echipa sa au căutat o modalitate de a stabili o legătură între o anumită celulă a bateriei și secțiunile de benzi de cupru/folie de aluminiu din care au fost produse. „În trecut, datele de producție erau atribuite unor benzi lungi de material”, explică Jonas. „Noua noastră procedură este mai precisă și neinvazivă. Am descoperit că modelul de suprafață al materialului este unic pentru segmentele individuale de acoperire, similar cu o amprentă digitală. Orice diferențe în modelele diferitelor segmente sunt atât de clare încât, pentru o anumită celulă a bateriei, putem urmări ulterior segmentele exacte de folie din care au fost fabricate, când au fost fabricate și setările care au fost utilizate. Cu aceste cunoștințe, nu numai că am făcut vechile marcaje învechite, dar putem analiza și când și de ce au fost produse atât de multe sau atât de puține deșeuri mai precis decât oricând.”

Mâini folosesc o foarfecă pentru a tăia un material închis la culoare și flexibil, pe care este proiectată o linie roșie de laser, utilizat în fabricarea componentelor pentru baterii.

Învățând de la experți

Un bărbat cu o expresie serioasă stă în fața unui perete alb, purtând o cămașă neagră și o jachetă neagră.

Calibrarea precisă a mașinilor de producție este un factor cheie. „Operatorii de utilaje trebuie, în general, să urmeze câteva luni de instruire pentru a dezvolta o senzație adecvată pentru setarea optimă a parametrilor procesului”, spune Jonas. „Cantități mari de resturi sunt adesea produse pentru că au trecut cu vederea ceva.” De aceea, Jonas și echipa sa au instruit un model AI cu comportamentul de inspecție al unui operator de mașini cu înaltă calificare pentru a dezvolta un sistem care oferă recomandări pentru configurarea optimă în timpul funcționării continue. „Pe baza datelor operaționale, un model AI bine instruit este mult mai rapid la recunoașterea atunci când ne abatem prea departe de optim”, afirmă Jonas. „Scopul nostru pentru viitorul apropiat este să putem controla procesul de acoperire complet automat, astfel încât să putem reduce rata de deșeuri pentru celulele bateriei cu aproximativ zece procente. Am obținut deja licențe comerciale.”