Od przetwarzania surowców do recyklingu: innowacje w produkcji baterii
Fraunhofer ILTProdukcja baterii stoi w centrum polityki przemysłowej i klimatycznej. Zależność od surowców takich jak lit i kobalt powoduje napięcia geopolityczne, a łańcuchy dostaw stają się niestabilne. Europa musi zbudować odporny łańcuch wartości obejmujący wydobycie, przetwarzanie i recykling surowców bateryjnych.
Producenci baterii muszą elastycznie dostosowywać procesy produkcyjne do nowych technologii, takich jak baterie sodowo-jonowe czy stałe, by zabezpieczyć przyszłe inwestycje. Chińska firma CATL już w 2021 roku przedstawiła baterię sodowo-jonową całkowicie pozbawioną litu i kobaltu, a Toyota planuje wykorzystać baterie stałe w pojazdach hybrydowych od 2025 roku.
Technologia laserowa jako klucz do konkurencyjności
Technologia laserowa oferuje rozwiązania łączące efektywność, precyzję i zrównoważony rozwój. Badania prowadzone przez Fraunhofer ILT pokazują, że lasery z zieloną długością fali poprawiają wykorzystanie materiałów i zmniejszają ilość odpadów w procesie produkcji.
Jak wyjaśnia dr Alexander Olowinsky, kierownik działu Joining and Cutting w Fraunhofer ILT, innowacyjna technologia laserowa może nie tylko przezwyciężyć wyzwania związane z przetwarzaniem surowców, ale także umożliwić zrównoważoną i konkurencyjną produkcję baterii w Europie. Precyzyjne interwencje w strukturę materiału pozwalają na minimalizację zużycia zasobów przy jednoczesnej maksymalizacji ich wydajności.
Fraunhofer ILTInnowacje w produkcji
Projekt IDEEL wykazał, że suszenie laserowe elektrod zmniejsza zużycie energii, podwaja prędkość suszenia i zmniejsza przestrzeń produkcyjną o połowę. W montażu ogniw mikrospawanie laserowe łączy materiały elektrody bez kontaktu i z wysoką precyzją, chroniąc wrażliwą chemię ogniwa.
Dr Samuel Moritz Fink, kierownik grupy przetwarzania cienkich warstw w Fraunhofer ILT, podkreśla z kolei, że suszenie laserowe znacząco poprawia ślad węglowy produkcji baterii. Opracowany moduł suszenia laserowego z dostosowaną optyką i monitoringiem procesu zapewnia równomierne suszenie, a istniejące piece konwekcyjne mogą być doposażone w tę technologię, co ułatwia implementację innowacyjnego procesu w istniejących liniach produkcyjnych.
Inteligentne zarządzanie i monitoring baterii
Badacze drukują mikrosensory bezpośrednio na komponentach baterii, umożliwiając monitorowanie temperatury, sił i zmian chemicznych w czasie rzeczywistym. Te dane analizowane przez algorytmy AI umożliwiają predykcyjne utrzymanie i wykrywanie potencjalnych wad.
Czujniki te są grube zaledwie na kilka mikrometrów, precyzyjne i odporne na obciążenia mechaniczne i termiczne, co czyni je idealnymi do zastosowania w bateriach i modułach bateryjnych. Ich zdolność do ciągłego dostarczania danych umożliwia konserwację predykcyjną, która wykrywa potencjalne wady, zanim wystąpią, a algorytmy AI analizują dane w czasie rzeczywistym, umożliwiając dynamiczne dostosowywanie procesów.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Zrównoważone strategie recyklingu
Projekty ADIR i ACROBAT rozwijają metody odzyskiwania ponad 90% materiałów krytycznych z zużytych baterii. Spektroskopia laserowa pozwala precyzyjnie identyfikować i separować złożone kompozycje materiałowe, co jest kluczowe dla efektywnego recyklingu.
Fraunhofer ILT współpracuje z partnerami takimi jak Accurec Recycling nad innowacyjnymi metodami separacji i przetwarzania, które są zarówno ekologicznie, jak i ekonomicznie zrównoważone. Eksperci laserowi z Akwizgranu opracowują metodę charakteryzacji w linii produkcyjnej, aby precyzyjnie oceniać jakość materiału aktywnego. Technologia ta może być zintegrowana z AI w celu analizy dużych ilości danych z pomiarów laserowych i optymalizacji procesu w czasie rzeczywistym.
Przyszłość produkcji baterii w Europie opiera się na integracji zaawansowanych technologii laserowych ze sztuczną inteligencją, co tworzy podstawy dla autonomicznych i zrównoważonych procesów produkcyjnych.
Źródło: Fraunhofer ILT
