Mai puține resturi pentru tranziția energetică

Jonas Witt | Inventatorii anului Siemens | Nou-venit

O privire asupra fabricării bateriilor

A man in a black shirt leans over a laptop with

Bateriile litiu-ion au un catod de aluminiu (- pol) și un anod de cupru (+ pol). În timpul fabricării, straturile subțiri de materiale active - de exemplu oxid de litiu-cobalt sau fosfat de fier de litiu - sunt aplicate pe benzi lungi de cupru sau folie de aluminiu. Aceste benzi lungi de electrozi sunt tăiate în segmente mici, combinate și înfășurate sau stivuite pe celule individuale ale bateriei. „Acoperirea foliilor metalice este o etapă critică a procesului. Straturile active trebuie să aibă o grosime uniformă pe toată lățimea foliei”, spune Jonas. „Erorile de aici sunt principala cauză a celulelor proaste ale bateriei. Cele două invenții care sunt recunoscute ne ajută să înțelegem mai bine și să îmbunătățim această etapă de producție.”

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.”

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

Învățând de la experți

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

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.”