Menej šrotu pre energetický prechod

Jonas Witt | Vynálezcovia roka spoločnosti Siemens | Nováčik

Pohľad na výrobu batérií

Muž v čiernej košeli sa nakloní nad prenosný počítač s nálepkami „Battery Accelerator“, zatiaľ čo ďalší dvaja muži v pozadí píšu na tabuľu.

Lítium-iónové batérie majú hliníkovú katódu (- pól) a medenú anódu (+ pól).Počas výroby sa tenké vrstvy aktívnych materiálov – napríklad lítium-kobaltový oxid alebo lítium-železo-fosfát – nanášajú na dlhé pásy medenej alebo hliníkovej fólie. Tieto dlhé elektródové pásy sa následne strihajú na menšie segmenty, kombinujú a navíjajú alebo skladajú do jednotlivých batériových článkov. „Nanášanie vrstiev na kovové fólie je kritickým krokom výrobného procesu. Aktívne vrstvy musia mať rovnomernú hrúbku po celej šírke fólie,” hovorí Jonas. „Chyby v tomto kroku sú hlavnou príčinou chybných batériových článkov. Dva uznávané vynálezy nám pomáhajú lepšie pochopiť a zlepšiť tento výrobný krok.“

Vzor podobný odtlačku 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 sa výrobné dáta priraďovali k dlhým pásom materiálu,“ vysvetľuje Jonas. „Náš nový postup je presnejší a neinvazívnejší. Zistili sme, že povrchový vzor materiálu je pre jednotlivé segmenty povlaku jedinečný, 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 poznatkom sme nielenže odstránili potrebu pôvodného označovania, ale dokážeme tiež presnejšie analyzovať, kedy a prečo vznikalo tak veľa alebo naopak tak málo odpadu.“

Ruky používajúce nožnice na strihanie tmavého, flexibilného materiálu s červenou laserovou čiarou, určeného na výrobu komponentov batérií.

Učenie sa od odborníkov

Muž s vážnym výrazom stojí pred bielou stenou, má na sebe čiernu košeľu a čiernu bundu.

Presná kalibrácia výrobných strojov je kľúčovým faktorom. „Prevádzkovatelia strojov musia spravidla absolvovať niekoľkomesačné školenia, aby si vytvorili správny cit 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 optima,“ 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.“