Menej šrotu pre energetický prechod

Jonas Witt | Vynálezcovia roka spoločnosti Siemens | Nováčik

Pohľad na výrobu batérií

A man in a black shirt leans over a laptop with

Lítium-iónové batérie majú hliníkovú katódu (- pól) a medenú anódu (+ pól). Počas výroby sa na dlhé pásy z medi alebo hliníkovej fólie nanášajú tenké vrstvy aktívnych materiálov - napr. oxid lítny kobalt alebo fosforečnan lítny železitý. Tieto dlhé elektródové pásy sú rozrezané na malé segmenty, kombinované a navinuté alebo naskladané na jednotlivé články batérie. „Povlak kovových fólií je kritickým krokom procesu. Aktívne vrstvy musia mať rovnomernú hrúbku po celej šírke fólie, „hovorí Jonas. „Chyby sú hlavnou príčinou zlých článkov batérie. Dva vynálezy, ktoré sú uznávané, nám pomáhajú lepšie pochopiť a zlepšiť tento výrobný krok.“

Vzor ako odtlačok prsta

Čím presnejšie je možné vysledovať príčinu chyby, tým ľahšie je vyvinúť riešenia - a tento princíp platí aj pre výrobu batérií. Jonas a jeho tím hľadali spôsob, ako vytvoriť spojenie medzi konkrétnym článkom batérie a časťami medených/hliníkových pásikov, z ktorých boli vyrobené. „V minulosti boli výrobné údaje priradené dlhým pásom materiálu,“ vysvetľuje Jonas. „Náš nový postup je presnejší a neinvazívnejší. Zistili sme, že povrchový vzor materiálu je jedinečný pre jednotlivé segmenty povlaku, podobne ako odtlačok prsta. Akékoľvek rozdiely vo vzoroch rôznych segmentov sú také jasné, že pre konkrétny článok batérie môžeme následne sledovať presné segmenty fólie, z ktorých boli vyrobené, kedy boli vyrobené, a nastavenia, ktoré boli použité. Vďaka týmto znalostiam sme nielen zastarali staré značky, ale dokážeme tiež analyzovať, kedy a prečo sa produkovalo toľko alebo tak málo odpadu presnejšie ako kedykoľvek predtým.“

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

Učenie sa od odborníkov

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

Presná kalibrácia výrobných strojov je kľúčovým faktorom. „Prevádzkovatelia strojov musia spravidla absolvovať niekoľkomesačné školenia, aby si vytvorili správny pocit na optimálne nastavenie parametrov procesu,“ hovorí Jonas. „Veľké množstvo šrotu sa často vyrába, pretože niečo prehliadli.“ Preto Jonas a jeho tím vyškolili model AI s inšpekčným správaním vysoko kvalifikovaného operátora stroja s cieľom vyvinúť systém, ktorý poskytuje odporúčania pre optimálnu konfiguráciu počas prebiehajúcej prevádzky. „Na základe prevádzkových údajov dobre vyškolený model AI oveľa rýchlejšie rozpoznáva, keď sa príliš odchyľujeme od optimálu,“ potvrdzuje Jonas. „Naším cieľom v blízkej budúcnosti je byť schopní úplne automaticky ovládať proces nanášania, aby sme mohli znížiť mieru šrotu batériových článkov približne o desať percent. Už sme získali komerčné licencie.“