Lembaga Riset Fraunhofer – riset untuk produksi sel baterai yang lebih efisien
Sensor vision 2D Dualis dari ifm memantau proses pembuatan elektroda secara kontinu
Elektromobilitas masih berpacu di jalur cepat di seluruh dunia. Antara tahun 2020 dan 2023 saja, proporsi kendaraan listrik yang terdaftar telah meningkat dari di bawah lima persen menjadi sekitar 18 persen dan tren ini ternyata semakin meningkat.
Namun: agar transisi mobilitas yang diinginkan bisa tercapai sepenuhnya, ada satu hal yang mutlak diperlukan: peningkatan kapasitas dalam produksi baterai dan juga harus dilakukan dengan segera. Sebagai penghubung antara sains, riset, dan industri, Lembaga Riset Fraunhofer untuk Produksi Sel Baterai FFB berkomitmen untuk berkontribusi dalam memastikan bahwa pengembangan format sel baru yang andal bisa dipercepat.
Target untuk Eropa telah ditetapkan: Uni Eropa berkomitmen dalam memainkan peran yang lebih penting di pasar produksi sel baterai di masa mendatang, dan telah menetapkan targetnya untuk meningkatkan efisiensi produksi secara signifikan paling cepat tahun 2030. Dalam hal ini juga termasuk mengurangi tingkat penolakan hingga di bawah lima persen, sebuah upaya yang ambisius, seperti disampaikan oleh Fabian Kux, Research Associate (Quality Assurance) di Fraunhofer FFB: "Tingkat penolakan masih sangat tinggi di sepanjang rantai proses produksi baterai di seluruh dunia." Pabrik dengan fasilitas yang cukup baik menghasilkan sekitar 10 persen sisa bahan yang mesti diproses kembali; persentase ini bahkan mungkin lebih tinggi selama fase peningkatan produksi. "Oleh karena itu, kami berkomitmen untuk mempercepat produksi sel baterai yang inovatif dan, yang terpenting, efisien," kata Kux.
Jaminan kualitas menggunakan sensor vision 2D
FBB sudah menunjukkan peran penting dalam teknologi otomatisasi. "Elemen terpenting dalam riset kami adalah menemukan teknologi sensor yang dapat membantu meningkatkan kualitas produk dan efisiensi dalam setiap langkah proses." Dalam kerangka kerja projek bersama dengan ifm, Kux dan timnya, misalnya, menguji berbagai kemungkinan dengan menggunakan sensor vision 2D Dualis. Dualis dapat digunakan untuk memeriksa kontur dan permukaan, serta membandingkan kondisi aktual dengan spesifikasi target. Dengan demikian, ini dapat menghasilkan pendeteksian yang andal dalam perbedaan terkecil dalam detail, misalnya, klem penahan yang hilang atau ulir yang cacat. Selain itu, dimensi permukaan dapat dianalisis, seperti dalam kasus penggunaan yang spesifik ini, slurry, pasta bahan aktif, bahan aditif konduktif, bahan pelarut dan bahan pengikat yang telah diterapkan. Sensor vision andal dalam mengidentifikasi aplikasi yang rusak dan memberikan pesan kesalahan. Proses ini kemudian dapat disesuaikan kembali untuk mencegah penolakan lebih lanjut dan menjaga tingkat kualitas produk yang tinggi dalam proses manufaktur. Mengintegrasikan sensor vision sangat mudah: sensor vision 2D dapat ditentukan parameternya untuk sebagian besar kasus penggunaan menggunakan fungsi adaptasi dari software Vision Assistant ifm yang dapat digunakan secara gratis dan fungsi bantuan parameterisasi, dan dengan hanya beberapa klik mouse.
Tiga aplikasi untuk Dualis
"Setelah berkonsultasi dengan spesialis otomatisasi ifm, kami mengidentifikasi tiga aplikasi penggunaan Dualis", jelas Kux. "Aplikasi pertama melibatkan pendeteksian cacat pada slurry elektroda yang baru diaplikasikan pada permukaan substrat film. Seperti yang Anda ketahui, kontaminasi atau area yang terlewatkan berdampak negatif terhadap keamanan dan kinerja sel, jadi ini harus diidentifikasi sebagai bahan sisa yang harus diproses ulang", kata Kux. "Ukuran lapisan diperiksa pada saat yang bersamaan. Dalam proses aplikasi berkesinambungan, lebar lapisan film diukur; Dalam proses aplikasi terputus, panjangnya juga diukur."
Di awal proses produksi, sensor vision Dualis (O2D5) memantau aplikasi slurry. Pemantauan dua sisi juga sedang diuji coba di Lembaga Riset Fraunhofer.
Selalu digulung dengan presisi
Jika kedua sisi film sedang dilapisi, Dualis kedua digunakan untuk memeriksa bagian bawahnya.
"Di sini, kami harus memastikan bahwa slurry diaplikasikan di kedua sisi dengan ukuran yang sama untuk memastikan kualitas yang diperlukan." Pada skenario ketiga, Dualis memeriksa bagian tepi film dan lapisan. "Slurry basah diaplikasikan ke film dan kemudian menjalani proses pengeringan. Film elektroda yang sudah dilapisi dan dikeringkan kemudian digulung. Jika tidak, beban yang tidak beraturan bisa merusak film dan lapisan.
Gambar 1: Celah pada lapisan slurry bisa berakibat pada penolakan, jadi mengideintifikasinya merupakan hal yang sangat penting. Sensor vision Dualis dari ifm bisa mengidentifikasi cacat seperti ini, sehingga membantu menjaga tingkat penolakan seminimal mungkin.
Gambar 2: Dualis juga andal mengidentifikasi ketidakberaturan atau kantong pada slurry yang diaplikasikan, sehingga dapat menjamin kualitas dan produktivitas yang tinggi.
Dari model digital hingga paspor baterai
Data sensor vision tidak hanya dapat digunakan untuk mengurangi tingkat penolakan pada tahap awal dan memastikan kualitas. Mulai tahun 2026, semua baterai yang baru diproduksi wajib memiliki paspor baterai. Paspor ini berisi informasi tidak hanya tentang rantai pasokan dan bahan baku baru atau daur ulang yang digunakan, tetapi juga tentang kinerja dan kondisi baterai. "Semua data yang ditangkap oleh sensor di sepanjang proses produksi bisa ditransfer ke model digital. Data ini kemudian dapat digunakan untuk membuat paspor baterai dengan mudah."
Contoh yang baik tentang kemitraan yang sukses
Fraunhofer FFB masih dalam tahap rintisan. Di masa mendatang, lokasi Münster akan menyediakan kapasitas untuk produksi skala industri dengan volume tinggi. "Hal ini dimaksudkan agar kami dapat memproduksi baterai dengan output yang tinggi dan menguji teknologi baru bersama dengan mitra di industri dalam projek riset dalam kondisi sebenarnya. Oleh karena itu, kolaborasi dengan ifm merupakan contoh yang baik tentang bagaimana kami dapat menguji, mengoptimalkan, dan meningkatkan skala teknologi manufaktur sel baterai di masa mendatang dengan mitra kami.
Kesimpulan
Dalam kemitraan dengan Lembaga Riset Fraunhofer untuk Produksi Sel Baterai FFB, ifm dapat menguji sensor vision 2D Dualis dalam kondisi sebenarnya. Di masa mendatang, informasi yang dihasilkan dapat membantu semua orang: Fraunhofer FFB, ifm, produsen sel baterai, dan elektromobilitas secara keseluruhan.
