Sapere è potere

I Big Data stanno guidando l’innovazione sostenibile nella produzione LIB, spiega Klaus Petersen

Le celle delle batterie agli ioni di litio (LIB) sono al centro delle strategie globali di elettrificazione e contribuiscono a raggiungere gli ambiziosi obiettivi di emissioni nette pari a zero. Per soddisfare la domanda in rapida crescita di questi prodotti, i produttori di celle LIB devono aumentare la produzione, offrendo prodotti di alta qualità con un impatto ambientale limitato e tempi di consegna brevi. Questi obiettivi stanno diventando più facili da raggiungere quando si adottano soluzioni automatizzate basate sui dati. La produzione di celle LIB può aumentare rapidamente la produttività e la produttività, migliorando al tempo stesso l’impatto ambientale sfruttando i Big Data.

Il numero di veicoli elettrici (EV) è alle stelle, con il numero totale di auto elettriche sulle strade di tutto il mondo nel 2021 che raggiungerà un picco di 16,5 milioni. Nello stesso anno, le vendite di nuovi veicoli elettrici hanno raggiunto il nuovo record di 6,6 milioni, pari a quasi il 10% delle vendite globali di auto.

Il passaggio dal tradizionale trasporto su strada a combustione ai veicoli elettrici è supportato dalla domanda dei clienti, nonché dagli ambiziosi standard di efficienza e CO2 dei veicoli. In effetti, nella maggior parte dei principali mercati dei veicoli elettrici, questi mezzi di trasporto sono considerati fondamentali per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione, poiché l’uso dei veicoli elettrici può portare allo spostamento di 1,6 milioni di barili di petrolio al giorno entro il 2025 (esclusi i veicoli a due e tre ruote). ). Si prevede che questa cifra raggiungerà i 4,6 mb/g entro il 2030.

Il mercato attualmente favorevole significa che ci sono preziose opportunità per i produttori di LIB che servono il settore dei trasporti, poiché queste celle elettrochimiche svolgono un ruolo chiave nella transizione verso una mobilità più sostenibile. Più precisamente, si stima che la capacità globale annua coperta dalle batterie dei veicoli elettrici aumenterà dai circa 340 GWh attuali a oltre 3.500 GWh all’anno entro il 2030.

Al centro dei veicoli elettrici ci sono i pacchi batteria agli ioni di litio, in cui un numero di celle sono assemblate in un telaio per formare un modulo, dotato di sistemi chiave, come controllo, protezione e raffreddamento. Si tratta quindi delle tecnologie abilitanti per alimentare i mezzi di trasporto di prossima generazione.

Le celle LIB, a loro volta, sono costituite da strati di lamina metallica rivestiti con un sottile strato di materiale conduttivo attivo. Questi due componenti costituiscono gli elementi chiave della batteria, l'anodo e il catodo, separati da una pellicola porosa e dagli elettroliti. Tipicamente è necessario combinare più strati di anodi e catodi disposti in forma cilindrica o prismatica, conferendo alle batterie la forma richiesta dall'applicazione.

Al centro dei veicoli elettrici ci sono i pacchi batteria agli ioni di litio, in cui un numero di celle sono assemblate in un telaio per formare un modulo.

Questa struttura è ottenuta mediante rivestimento della lamina metallica e calandratura, un processo complesso e preciso che prevede fasi di essiccazione e laminazione. Segue poi il taglio del materiale, che consiste nel tagliare la lamina in strisce. Infine, a seconda del formato delle batterie, vengono fustellate a misura, impilate o avvolte e successivamente avviate alle fasi finali del processo prima di essere sottoposte al test di fine linea.

Fornire prodotti di qualità costante e elevata è fondamentale per aumentare la produzione, poiché questi sono essenziali per garantire che vengano offerte la giusta capacità, tensione e resistenza, determinando in ultima analisi le prestazioni e la sicurezza della batteria. Poiché nella produzione delle celle LIB sono coinvolte così tante fasi critiche, le aziende devono investire in asset di produzione robusti, resilienti e orientati al futuro se vogliono essere in grado di affrontare le crescenti richieste del mercato di oggi e di domani riducendo al contempo il loro impatto ambientale.

Nei processi di produzione continua di cellule LIB questo può essere impegnativo. In primo luogo, è necessario gestire materiali delicati e in lamina sottile ad alta velocità senza sacrificare accuratezza e precisione. Poiché la densità energetica della batteria deve continuare ad aumentare, a seconda della tecnologia scelta le pellicole utilizzate possono addirittura diventare più sottili e quindi più difficili da lavorare. Ciò significa che i produttori devono trovare soluzioni solide per un tensionamento ottimale. In secondo luogo, imprecisioni e impurità si accumulano durante le diverse fasi di lavorazione e il controllo di qualità convenzionale può portare a tassi di scarto elevati. Questi aspetti possono in definitiva influenzare la produttività e l’efficienza.