Saeyeong Jeong, Európai Battery Industry Manager, SMC Európa és Sean Mackenzie, mérnök, SMC Európai Műszaki Központ
2025 JÚNIUS
A környezetbarát energiára való globális átállás felgyorsulásával az akkumulátoripar a jövő gazdaságának egyik alappillérévé válik. Az elektromos járművek gyors ütemű elterjedése, a megújuló energiaforrások fokozott használata és a folyamatos technológiai innováció miatt egyre növekvő igény mutatkozik a nagy teljesítményű akkumulátorok iránt.
Ebből következően az akkumulátorgyártási technológiák gyorsan fejlődnek, ami egyre pontosabb és hatékonyabb gyártási folyamatokat igényel. A Nature Communications folyóiratban megjelent „A kiváló minőségű akkumulátorok nagyüzemi gyártásának kihívásai és lehetőségei” című cikk kiemeli, hogy a teljesítmény, a biztonság és a tartósság fenntartása kulcsfontosságú kihívást jelent a nagyüzemi akkumulátorgyártási folyamatok során.
E kihívások kezelése érdekében az akkumulátorcellák gyártására optimalizált automatizálási rendszereknek minden eddiginél fontosabb szerep jut.
A megfelelő automatizálási alkatrészek kiválasztásának fontossága
A lítiumion-akkumulátorok gyártása során a keletkező selejt aránya jelentősen változhat – ez a csúcskategóriás gyártók esetében megközelítőleg 5%, a standard gyártók esetében 10% körüli, és a gyártás kezdeti felfutási szakaszaiban akár a 30%-ot is meghaladhatja. Bár számos tényező járul hozzá ezekhez a magas selejtarányokhoz, ezek közül az egyik legkritikusabb a gépgyártók vagy az akkumulátorgyár gyártómérnökei által a nem megfelelő automatizálási alkatrészek kiválasztása.
Ha nem megfelelő alkatrészeket használnak, a selejt aránya a folyamat minden szakaszában – az elektródagyártástól a cellák összeszereléséig, a formázásig, valamint az akkumulátormodulok és -csomagok összeszereléséig – emelkedhet, ami végső soron csökkenti az általános termelékenységet.
E helyzet megoldására az SMC az Ön akkumulátorgyártási folyamataira optimalizált automatizálási megoldásokat kínál, amelyek segítenek csökkenteni a selejtszámot és maximalizálni a gyártás hatékonyságát.
25A-sorozat: Az optimális választás a kiváló minőségű akkumulátorgyártáshoz
Anyagkorlátozások
Az automatizálási alkatrészek jellemzően olyan anyagokat tartalmaznak, mint az alumíniumötvözetek vagy az öntött fémek, amelyek bizonyos mennyiségű rezet vagy cinket tartalmazhatnak. Ezek a fémrészecskék az alkatrész működése során kopás, súrlódás, mechanikai igénybevétel vagy hő okozta deformáció miatt potenciálisan bejuthatnak az akkumulátorcellákba. Ha ezek a részecskék beszivárognak az akkumulátorcellába, rövidzárlatot okozhatnak vagy kémiai reakciókat indíthatnak el – ami veszélyezteti a minőséget és a biztonságot. Ezért az automatizálási alkatrészek kiválasztásakor alapos mérlegelésre van szükség.
A 25A-sorozatunk ideális megoldást kínál az akkumulátorgyártási környezetek számára, mivel korlátozza az elsősorban rezet és cinket tartalmazó fémek használatát. A sorozat több mint 200 alapmodellt tartalmaz, amelyek magukban foglalják az aktuátorokat, útváltószelepeket, megfogókat, csatlakozókat és airline-berendezéseket – amelyek mindegyikét olyan anyagkorlátozásokkal tervezték, amelyek segítenek minimalizálni a szennyeződés kockázatát, és garantálják a biztonságot az akkumulátorgyártás során.
SMC aktuátorok, kompakt vezetett henger – 25A-MGP Sorozat
SMC útváltószelepek, kompakt 5-utú mágnesszelep – 25A-JSY Sorozat
SMC airline berendezések, FRL kombinált egységek – 25A-AC-D Sorozat
Száraz helyiség: Ügyeljen az alacsony harmatpontra
Az akkumulátorcellák gyártási környezetében a páratartalom kritikus szerepet játszik az akkumulátorok teljesítményét és biztonságát illetően. Ha a páratartalom túl magas, az elektrolit nedvességet szívhat magába, ami kémiai reakciókat, a fém alkatrészek korrózióját és teljesítményromlást idézhet elő. Másrészt, ha a páratartalom túl alacsony, az elektródák és az elválasztó rétegek kiszáradhatnak, ami repedésekhez és csökkent vezetőképességhez vezet, ami végső soron csökkenti az akkumulátor hatékony működését.
Ennek eredményeképpen az akkumulátorgyártás jellemzően speciális környezetben, úgynevezett száraz helyiségekben történik. Ezekben a környezetekben a harmatponti nyomást -50 °C alatt tartják, ami elengedhetetlen az elektrolit szennyeződésének megelőzéséhez és az akkumulátorok minőségének maximalizálásához. Ilyen környezetben azonban olyan problémák merülhetnek fel, mint az automatizálási alkatrészek kenőanyagainak elpárolgása vagy a tömítőanyagok megkeményedése, ami működési problémákat okozhat a berendezésekben.
E kihívások megoldásához elengedhetetlen, hogy olyan automatizálási alkatrészeket válasszunk, amelyek esetében alacsony harmatpontú környezethez alkalmas kenőzsírokat használnak.
Az SMC 25A-sorozat olyan zsírokat tartalmaz, amelyek akár -80 °C-os harmatponton is hatékonyan működnek. Ez a képesség biztosítja, hogy az alkatrészek ugyanolyan tartósságot és teljesítményt tartsanak fenn olyan speciális környezetben, mint például az akkumulátorgyártás, mint a normál gyártási környezetben. S az eredmény? A gyártási folyamat fokozott stabilitása, valamint a termelékenységgel és a minőségromlással összefüggő problémák hatékony megelőzése az Ön számára.
További megoldások az akkumulátorgyártás területén
Számos innovatív megoldást tudunk kínálni az akkumulátorgyártás során felmerülő biztonsági és hatékonysági kihívások kezelésére. Az SMC a biztonságos és stabil gyártási környezet kialakításánál olyan termékek széles választékával nyújt segítséget, amelyek jellemzői a következők: robbanásbiztos kivitel; korrózióállóság; elektrosztatikus kisülés megelőzése; hőmérséklet-szabályozás lézeres alkalmazásokhoz; vezeték nélküli kommunikációs rendszerek; és légkezelő rendszerek. Ezek a megoldások hozzájárulnak a fokozott termelékenységhez és az alacsonyabb költségekhez.
Konkrétabban: a fogyasztás nyomon követése az olyan rendszereken keresztül, mint a légkezelő rendszerek, nemcsak az energiahatékonyság növelésében, hanem a digitalizáció támogatásában is döntő szerepet játszik. Ez a képesség megfelelő alapot teremt a megelőző karbantartási stratégiák kidolgozásához. Továbbá az SMC nyílt vezeték nélküli rendszerét (OPC-UA) úgy tervezték, hogy adatokat gyűjtsön az IO-Link technológiájú érzékelőktől, még akkor is, ha azok nem tartoznak a termékportfóliónkhoz.
SMC Air Management System – 25A-AMS20/30/40/60 Sorozat
Robbanásbiztos és korrózióálló
Az akkumulátorcella elektrolitfeltöltési folyamata fokozott tűz- és robbanásveszéllyel járó művelet az elektrolit alacsony gyulladáspontja miatt. Ezenkívül a képződési folyamat során, amikor az akkumulátor ismételt töltés és kisülés révén aktiválódik, fennáll a termikus megfutás és a gyulladás veszélye. Ennek kezelésére ATEX tanúsítvánnyal rendelkező alkatrészeket (pl. palackok, mágnesszelepek, nyomáskapcsolók) kínálunk, hogy garantálhassuk a biztonságot ezen kritikus műveletek során.
Továbbá egyes automatizálási alkatrészeknél korrózió vagy megkeményedés fordulhat elő, ha hosszú időn keresztül ki vannak téve az akkumulátorgyártás során használt vegyi anyagoknak, például az elektrolitoknak. Ezáltal az alkatrészek sérülékennyé válhatnak a külső behatásokkal és rezgéssel szemben, amelyek potenciálisan szennyeződéseket generálhatnak. Ezért a folyamattól függően kiváló korrózió- és vegyszerállósággal rendelkező termékekre van szükség. Például a nagy tisztaságú termékek – valamint a rozsdamentes acél palackok és szerelvények – használata elengedhetetlen. Olyan alkatrészeket kínálunk, amelyek kiváló korrózió- és vegyszerállóságot biztosítanak az akkumulátorgyártási környezetben.
SMC korrózióálló megoldásai, rozsdamentes acél henger – CG5-S/CJ5-S Sorozat
Elektrosztatikus kisülésre vonatkozó megoldások
Rendkívül száraz környezetben – amilyen például az akkumulátorgyártás – a sztatikus elektromosság könnyen felhalmozódhat. Az akkumulátorcellákon felgyülemlő sztatikus töltés növelheti a robbanás és a tűz kockázatát a gyártás során, vagy hibás mérési eredményeket generálhat a feszültségvizsgálat során, ami minőségi problémákhoz vezethet. Ennek a helyzetnek a kezelésére különféle ionizálókat kínálunk (például ionizáló rudakat, fúvókákat, ventilátorokat), amelyek gyorsan képesek semlegesíteni és szabályozni a sztatikus elektromosságot. Antisztatikus berendezéseket (terméket) is kínálunk.
SMC rúd típusú ionizátor – IZS51 Sorozat
SMC vékony rúd típusú ionizátor, külön vezérlővel – IZT44/45 Sorozat
SMC spot ionizátor – IZN10E Sorozat
Hőmérséklet-szabályozási megoldások
Az olyan folyamatoknál, mint például a lézeres bemetszés vagy a cellák összeszerelése során végzett, vezető csatlakozók rögzítésére szolgáló hegesztés, a pontos hőmérséklet-szabályozás elengedhetetlen a lézeroszcillátor túlmelegedése okozta problémák megelőzése érdekében. Ezenkívül az aktiválási folyamat (töltés és kisütés, stabilizálás) során a pontos helyiséghőmérséklet fenntartása javíthatja az akkumulátorcellák jellemzőit és minőségét.
Folyadékhűtőink segítenek a berendezések hőmérsékletét szigorú tartományon belül tartani ezen folyamatok során, hozzájárulva a termelékenység és a minőség javításához.
SMC Nem F-gáz (CO2 közeg), hűtőközeggel működő standard folyadékhűtő– HRSC Sorozat
Vezeték nélküli kommunikáció a rugalmas és megbízható akkumulátorcella-kezeléshez
A kihívásokkal teli akkumulátorgyártási környezetben – amelyet gyors mozgások, forgó elemek és szűk helyiségek jellemeznek – a vezetékes kommunikáció hajlamos lehet a kopásra, a szétkapcsolódásra és az karbantartási problémákat is generálhat. Ez különösen igaz az akkumulátorcellák robotkar befogóira és kezelőrendszereire.
Az SMC vezeték nélküli terepi busz rendszer robusztus megoldást kínál, mivel a hagyományos vezetékes kommunikációt biztonságos és megbízható vezeték nélküli átvitellel helyettesíti. A rendszer bevezetésével megszűnik a mozgó alkatrészeken történő bonyolult kábelvezetés szükségessége, ami jelentősen csökkenti a karbantartási költségeket, és kompaktabb és rugalmasabb berendezéstervezést tesz lehetővé.
A vezeték nélküli kommunikáció bevezetésével hosszabb üzemidőt, nagyobb tervezési szabadságot és fokozott megbízhatóságot érhet el a kritikus kezelőrendszereknél – mindezt a telepítés és a rendszerintegráció egyszerűsítése mellett.
SMC vezeték nélküli rendszer, kompakt típus – EXW1 Sorozat
A szakértők akkumulátora
Az SMC több mint 20 éves tapasztalattal rendelkezik az akkumulátorgyártás iparágvezető vállalataival való együttműködés terén, és az akkumulátorcellák gyártásához optimalizált automatizálási alkatrészeket kínál. Az akkumulátorgyártási folyamat mélyreható ismeretére alapozva a kezdeti berendezés-tervezéstől az akkumulátorcellák tömeggyártásáig testre szabott megoldásokkal járulunk hozzá a hibaarányok csökkentéséhez, a biztonság javításához és a berendezések üzemidejének növeléséhez.
Továbbá megoldásaink megfelelnek a modern kor támasztotta követelményeknek, beleértve a megelőző karbantartási stratégiákat és az adott gyár digitalizálását.
