Door Saeyeong Jeong, European Battery Industry Manager, SMC Europa & Sean Mackenzie, Engineer, SMC European Technical Centre
JUNI 2025
Nu de wereldwijde overgang naar milieuvriendelijke energie versnelt, ontwikkelt de batterij-industrie zich tot een hoeksteen van de toekomstige economie. De snelle groei van het gebruik van elektrische voertuigen, de toename van hernieuwbare energie en voortdurende technologische innovatie zorgen ervoor dat de vraag naar hoogpresterende batterijen enorm toeneemt.
Als reactie hierop ontwikkelen batterijproductietechnologieën zich snel en vereisen ze steeds preciezere en efficiëntere productieprocessen. Het artikel ‘Challenges and Opportunities for High-Quality Battery Production at Scale’ gepubliceerd in Nature Communications benadrukt dat het behouden van prestaties, veiligheid en duurzaamheid een belangrijke uitdaging is in grootschalige batterijproductieprocessen.
Om deze uitdagingen aan te pakken, worden geautomatiseerde systemen die geoptimaliseerd zijn voor de productie van batterijcellen belangrijker dan ooit.
Het belang van het kiezen van de juiste automatiseringscomponenten
Bij de productie van lithium-ion batterijen kunnen de uitvalpercentages sterk variëren—ongeveer 5% voor topfabrikanten, rond de 10% voor standaardproducenten en zelfs meer dan 30% tijdens de opstartfase van de productie. Hoewel er veel factoren bijdragen aan deze hoge uitvalpercentages, is een van de belangrijkste oorzaken de keuze voor ongeschikte automatiseringscomponenten door machinebouwers of productie-ingenieurs.
Wanneer je ongeschikte componenten gebruikt, kunnen de uitvalpercentages in alle fasen van het proces stijgen—van elektrodeproductie tot celsamenstelling, vorming en de assemblage van batterijmodules en -packs—wat uiteindelijk de totale productiviteit verlaagt.
Om deze situatie aan te pakken, biedt SMC automatiseringsoplossingen die geoptimaliseerd zijn voor jouw batterijproductieprocessen. Zo help je de uitvalpercentages te verlagen en de productie-efficiëntie te maximaliseren.
25A-serie: De optimale keuze voor hoogwaardige batterijproductie
Materiaalbeperkingen
Automatiseringscomponenten zijn doorgaans gemaakt van materialen zoals aluminiumlegeringen of gegoten metalen, die bepaalde hoeveelheden koper of zink kunnen bevatten. Deze metaaldeeltjes kunnen tijdens het gebruik van componenten in je batterijcellen terechtkomen door slijtage, wrijving, mechanische belasting of vervorming door hitte. Als zulke deeltjes een batterijcel binnendringen, kunnen ze kortsluiting of chemische reacties veroorzaken, wat de kwaliteit en veiligheid in gevaar brengt. Zorgvuldige materiaalkeuze is daarom essentieel bij de selectie van automatiseringscomponenten.
Onze 25A-serie biedt een ideale oplossing voor batterijproductieomgevingen door het gebruik van metalen met voornamelijk koper en zink te beperken. De serie omvat meer dan 200 kernmodellen, waaronder actuatoren, richtingskleppen, grijpers, koppelingen en luchtleidingsapparatuur—allemaal ontworpen met materiaalbeperkingen om het risico op besmetting te minimaliseren en de veiligheid in je productie te waarborgen.
SMC’s actuatoren, compacte geleidecilinder – 25A-MGP Serie
SMC’s richtingskleppen, compacte 5/2-poort magneetventiel – 25A-JSY Serie
SMC’s luchtleidingsapparatuur, FRL-combinatie-units – 25A-AC-D Serie
Droge ruimte: Let op een lage dauwpunttemperatuur
In productieomgevingen van batterijcellen speelt luchtvochtigheid een cruciale rol in de prestaties en veiligheid van batterijen. Als de luchtvochtigheid te hoog is, kan de elektrolyt vocht absorberen, wat chemische reacties, corrosie van metalen onderdelen en prestatievermindering veroorzaakt. Aan de andere kant kunnen elektroden en separators bij te lage luchtvochtigheid uitdrogen, wat scheurtjes en verminderde geleiding veroorzaakt, met een lagere efficiëntie als gevolg.
Daarom vindt batterijproductie meestal plaats in gespecialiseerde omgevingen, zogeheten droge ruimtes. In deze ruimtes wordt de dauwpunt-druk onder -50°C gehouden, essentieel om verontreiniging van de elektrolyt te voorkomen en de kwaliteit van je batterijen te maximaliseren. In zulke omstandigheden kunnen echter problemen ontstaan, zoals verdamping van smeermiddelen of uitharding van afdichtmaterialen, wat storingen in apparatuur veroorzaakt.
Om deze uitdagingen aan te pakken, is het belangrijk om automatiseringscomponenten te kiezen die geschikt zijn voor lage dauwpuntomgevingen.
SMC’s 25A-serie is voorzien van smeermiddelen die effectief blijven werken bij dauwpunten tot -80°C. Zo behouden componenten hun duurzaamheid en prestaties in droge ruimtes net zoals in standaardproductieomgevingen. Het resultaat? Meer stabiliteit in je productieproces en effectieve preventie van kwaliteits- en productiviteitsverlies.
Aanvullende oplossingen voor batterijproductie
We bieden verschillende innovatieve oplossingen om de uitdagingen op het gebied van veiligheid en efficiëntie in het batterijproductieproces aan te pakken. SMC helpt een veilige en stabiele productieomgeving op te bouwen met een breed assortiment producten met eigenschappen zoals: explosieveiligheid, corrosiebestendigheid, preventie van elektrostatische ontlading, temperatuurregeling voor lasertoepassingen, draadloze communicatiesystemen en luchtmanagementsystemen. Deze oplossingen dragen bij aan hogere productiviteit en lagere kosten.
Specifieker speelt verbruiksmonitoring via luchtmanagementsystemen een cruciale rol in het verhogen van de energie-efficiëntie én het ondersteunen van digitalisering. Deze mogelijkheid vormt de basis voor voorspellend onderhoud. Bovendien is het open draadloze systeem van SMC (OPC-UA) ontworpen om data te verzamelen van IO-Link-technologiesensoren, zelfs als ze niet van ons eigen productassortiment komen.
SMC’s Air Management Systeem – 25A-AMS20/30/40/60 Serie
Explosieveilig en corrosiebestendig
Het vullen van batterijcellen met elektrolyt is een risicovolle operatie vanwege het lage ontstekingspunt van de elektrolyt. Bovendien bestaat er tijdens het vormingsproces, waarbij de batterij wordt geactiveerd door herhaaldelijk laden en ontladen, een risico op thermische runaway en ontsteking. Om dit aan te pakken, bieden we ATEX-gecertificeerde componenten (zoals cilinders, magneetventielen, druksensoren) om de veiligheid in deze kritieke operaties te waarborgen.
Bovendien kunnen sommige automatiseringscomponenten corroderen of verharden wanneer ze langdurig worden blootgesteld aan de chemicaliën die in jouw batterijproductie worden gebruikt, zoals elektrolyten. Dit kan componenten kwetsbaar maken voor externe invloeden en trillingen, wat mogelijk verontreinigingen genereert. Afhankelijk van het proces zijn producten met uitstekende corrosie- en chemische bestendigheid daarom noodzakelijk. Bijvoorbeeld, producten van hoge zuiverheid – evenals roestvrijstalen cilinders en koppelingen – zijn essentieel. We bieden componenten die uitstekende corrosie- en chemische bestendigheid bieden voor batterijproductieomgevingen.
SMC’s corrosiebestendige oplossingen, roestvrijstalen cilinder – CG5-S/CJ5-S Serie
Oplossingen voor elektrostatische ontlading
In extreem droge omgevingen, zoals batterijproductie, kan statische elektriciteit zich gemakkelijk ophopen. De statische lading die zich op jouw batterijcellen ophoopt, kan het risico op explosies en branden tijdens de productie verhogen of foutieve metingen tijdens spanningsmetingen veroorzaken, wat leidt tot kwaliteitsproblemen. Om deze situatie aan te pakken, bieden we een verscheidenheid aan ionisatoren (waaronder staven, mondstukken, ventilatoren) die statische elektriciteit snel kunnen elimineren en beheersen. We bieden ook antistatische apparatuur(product).
SMC’s bar type ionizer – IZS51 Serie
SMC’s slim bar type ionizer met aparte controller – IZT44/45 Serie
SMC´s nozzle type ionizer – IZN10E Serie
Oplossingen voor temperatuurregeling
Bij processen zoals lasergebaseerd inkerven of tablassen tijdens de celsamenstelling is nauwkeurige temperatuurregeling essentieel om problemen door oververhitting van de laseroscillator te voorkomen. Daarnaast kan het handhaven van een nauwkeurige kamertemperatuur tijdens het activatieproces (laden en ontladen, veroudering) de eigenschappen en kwaliteit van je batterijcellen verbeteren.
Onze thermo chillers helpen de temperatuur van de apparatuur binnen een strikt bereik te houden tijdens deze processen, wat bijdraagt aan een hogere productiviteit en kwaliteit.
SMC´s thermo-chiller zonder F-gas (CO2 koelmiddel), standaardtype – HRSC Serie
Draadloze communicatie voor flexibele en betrouwbare batterijcelverwerking
In veeleisende productieomgevingen voor batterijen – gekenmerkt door snelle bewegingen, roterende elementen en krappe ruimtes – is bekabelde communicatie gevoelig voor slijtage, onderbrekingen en onderhoudsproblemen. Dit geldt vooral voor robotgrijpers en verwerkende systemen voor batterijcellen.
Het draadloze veldbussysteem van SMC biedt een robuuste oplossing door conventionele bekabeling te vervangen door veilige en betrouwbare draadloze transmissie. Door het systeem toe te passen, vervalt de noodzaak voor complexe kabelrouting op bewegende onderdelen, wat jouw onderhoudskosten aanzienlijk verlaagt en compactere, flexibelere apparatuurontwerpen mogelijk maakt.
Met draadloze communicatie behaal je een hogere uptime, meer ontwerpvrijheid en een betere betrouwbaarheid in kritieke verwerkende systemen – en dat terwijl je de installatie en systeemintegratie vereenvoudigt.
SMC´s draadloos systeem, compact type – EXW1 Serie
Een batterij aan expertise
Met meer dan 20 jaar ervaring in samenwerking met toonaangevende bedrijven in de batterijproductiesector levert SMC automatiseringscomponenten die geoptimaliseerd zijn voor de productie van batterijcellen. Op basis van diepgaand inzicht in het productieproces van batterijen dragen we bij aan het verlagen van defectpercentages, het verbeteren van de veiligheid en het verhogen van de beschikbaarheid van apparatuur via op maat gemaakte oplossingen, van het eerste ontwerp tot de massaproductie van jouw batterijcellen.
Bovendien voldoen onze oplossingen aan moderne vereisten, waaronder voorspellende onderhoudsstrategieën en fabrieksdigitalisering.
