Меньшее количество отходов для перехода на новую энергетику

Йонас Уитт | Изобретатели года Siemens | Новичок

Взгляд на производство аккумуляторов

A man in a black shirt leans over a laptop with

Литий-ионные батареи имеют алюминиевый катод (- полюс) и медный анод (полюс +). Во время производства тонкие слои активных материалов, например оксида лития-кобальта или фосфата лития-железа, наносятся на длинные полосы из меди или алюминиевой фольги. Эти длинные электродные полоски разрезают на небольшие сегменты, объединяют и наматывают на отдельные элементы батареи или складывают их друг на друга. «Нанесение покрытия на металлическую фольгу является важнейшим технологическим этапом. Активные слои должны иметь одинаковую толщину по всей ширине фольги», — говорит Джонас. «Ошибки здесь являются основной причиной неисправных аккумуляторных элементов. Два признанных изобретения помогают нам лучше понять и усовершенствовать этот производственный этап».

Узор, похожий на отпечаток пальца

Чем точнее определить причину ошибки, тем легче разрабатывать решения — и этот принцип применим и к производству аккумуляторов. Джонас и его команда искали способ установить связь между конкретным аккумуляторным элементом и участками полос из медной/алюминиевой фольги, из которых они были изготовлены. «В прошлом данные о производстве относились к длинным полосам материала», — объясняет Джонас. «Наша новая процедура более точная и неинвазивная. Мы обнаружили, что рисунок поверхности материала уникален для отдельных сегментов покрытия и похож на отпечаток пальца. Любые различия в рисунках различных сегментов настолько очевидны, что для конкретного элемента батареи мы можем впоследствии отследить, из каких именно сегментов фольги они были изготовлены, когда они были изготовлены и какие настройки использовались. Благодаря этим знаниям мы не только устарели старую маркировку, но и можем более точно, чем когда-либо, анализировать, когда и почему образовалось так много или так мало отходов».

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

Учимся у экспертов

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

Ключевым фактором является точная калибровка производственных машин. «Операторы станков, как правило, должны пройти несколько месяцев обучения, чтобы выработать правильное представление об оптимальной настройке параметров процесса», — говорит Джонас. «Часто образуется большое количество металлолома, потому что они что-то упустили из виду». Вот почему Йонас и его команда обучили модель искусственного интеллекта с инспекционным поведением высококвалифицированного оператора станка, чтобы разработать систему, предоставляющую рекомендации по оптимальной конфигурации во время текущей эксплуатации. «Основываясь на эксплуатационных данных, хорошо обученная модель искусственного интеллекта намного быстрее распознает, когда мы слишком сильно отклоняемся от оптимального», — утверждает Джонас. «Наша цель на ближайшее будущее — полностью автоматизировать процесс нанесения покрытия, чтобы снизить процент брака аккумуляторных элементов примерно на десять процентов. Мы уже получили коммерческие лицензии».