Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien

Durch gesponserte Inhalte | 2. Mai 2023

Von Max Baker

Da immer mehr Verbraucher auf „Drive Electric“ setzen, müssen sich die Hersteller auf alternative Lösungen zu Verbrennungsmotoren vorbereiten. Dieser Wandel wird zweifellos eine alternative Automatisierungsstrategie für unsere elektrische Zukunft erfordern.

Die Batterie

Die treibende Kraft hinter diesen neuen Elektrofahrzeugen ist natürlich die Batterie. Mit dieser neuen Welle von Elektrofahrzeugen wächst der Sektor der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien exponentiell, was einen erheblichen Bedarf an Rückverfolgbarkeit und Nachverfolgung im gesamten Herstellungsprozess schafft.

Die Batterieherstellung wird in drei große Produktionsbereiche eingeteilt:

Diese Prozesse erfordern flexible und effiziente Automatisierungslösungen, um qualitativ hochwertige Batterien effektiv herzustellen. Daher gibt es zahlreiche Bereiche, die von RFID- und/oder Codeleselösungen profitieren können. Eine der größten Herausforderungen ist der Elektrodenherstellungsprozess, insbesondere bei den einzelnen Mutter- und Tochter-Elektrodenrollen. Dies ist eine großartige Anwendung für UHF-RFID (Ultrahochfrequenz).

Der Bedarf an RFID

Der Elektrodenbildungsprozess umfasst zahlreiche Produktionsschritte, darunter Mischen, Beschichten, Kalandrieren, Trocknen, Schlitzen und Vakuumtrocknen. Jeder Maschinenprozess beginnt im Allgemeinen mit dem Abwickeln von Revolvern und endet mit dem Aufwickeln. Ein Rolle-zu-Rolle-Prozess.

Zwei der drei Hauptkomponenten der Lithium-Ionen-Batterie, sowohl die Anode als auch die Kathodenelektrode, werden auf Rollen hergestellt und erfordern eine Identifizierung, Validierung der Prozessschritte und eine vollständige Rückverfolgbarkeit im gesamten Werk.

Beim Schneidvorgang werden beide größeren Mutterrollen abgewickelt und in mehrere kleinere Tochterrollen geschnitten. Auch diese Mutter-Tochter-Rollen müssen über die übrigen Prozesse bis hin zur Lagerung und schließlich bis zur Batteriezelle verfolgt und zurückverfolgt werden.

Lösung

In Zusammenarbeit mit unseren Batteriekunden und dem Verständnis ihrer Prozessanforderungen wurde ein UHF-RFID-Tag speziell für die Elektrodenproduktionsumgebung entwickelt. Ein Etikett, das einem hohen Temperaturbereich standhält, ist besonders in Vakuumtrocknungslinien von entscheidender Bedeutung. Dieser Tag ist in der Lage, zyklische Anwendungen mit Temperaturen bis zu 235 °C zu überstehen. Sein kleiner Formfaktor ist ideal für die Einbaumontage in den Anoden- und Kathodenwalzenkernen mit einer Reichweite von bis zu 4 Metern.

Der im Rollenkern eingebettete Tag stellt in Kombination mit einem RFID-Prozessor und einer UHF-Antenne die gesamte erforderliche Hardware zur Unterstützung von Batteriefabriken bereit, um ihr gewünschtes Ziel der Verfolgung aller Produktionsschritte zu erreichen. Kunden haben nicht nur die Möglichkeit, Lese-/Schreibzugriffe über feste Antennen an den Türmen zu erhalten, sondern auch über tragbare Antennen für alle Lagerorte – vom Wareneingang bis hin zu Tochter-Coil-Lagerregalen innerhalb einer Anlage.

Dieses UHF-RFID-System ermöglicht die Verfolgung von den ersten Elektrodenspulen von den im Lager eingegangenen Waren über die verschiedenen Maschinen im Elektrodenherstellungsprozess bis hin zu den Lagerbereichen und der Batteriezellenmontage im Elektrofahrzeug – und verbindet letztendlich alle Batterien Zellen zurück zu einer bestimmten Tochterrolle und zurück zu ihrer ursprünglichen Mutterrolle. RFID ist im Kommen!

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Max Baker ist Industry Account Manager bei Balluff.

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