मौजूदा भंडारण प्रणालियों का आगे विकास और विकास ऊर्जा संक्रमण के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है।फ्रौनहोफर इंस्टीट्यूट फॉर मैन्युफैक्चरिंग इंजीनियरिंग एंड ऑटोमेशन आईपीए और एसीपी सिस्टम एजी में सेंटर फॉर डिजिटलाइज्ड बैटरी सेल मैन्युफैक्चरिंग (जेडडीबी) ने लचीले प्रारूपों और डिजाइन की विशेषता वाले बेलनाकार बैटरी कोशिकाओं के लिए एक घुमावदार प्रणाली को चालू करने के लिए सेना में शामिल हो गए हैं।

यह एक के रूप में कार्य करता हैनवोन्मेषी अनुसंधानऔर टैब डिज़ाइन के साथ नए सेल प्रारूपों और घटकों का परीक्षण करने के लिए उत्पादन मंच और भविष्य की बैटरी प्रौद्योगिकियों के लिए बड़े प्रारूप वाली कोशिकाओं के विकास को भी सक्षम बनाता है।वाइंडिंग प्रणाली दुनिया में अपनी तरह की पहली प्रणाली है।यह एक स्वचालित, डिजिटलीकृत बैटरी सेल उत्पादन बुनियादी ढांचे में अंतर्निहित है।

इलेक्ट्रिक वाहन बैटरियों में कई मॉड्यूल होते हैं, प्रत्येक में कई अलग-अलग बैटरी सेल होते हैं।ये मॉड्यूल किसी भी बैटरी का केंद्रबिंदु हैं और मूल्य निर्माण में बड़ी हिस्सेदारी के लिए जिम्मेदार हैं।हाल के वर्षों में ऑटोमोटिव उद्योग में बेलनाकार बैटरी सेल अधिक से अधिक लोकप्रिय हो गए हैं, और रुझान बड़े सेल प्रारूपों के पक्ष में है।

फ्राउनहोफर आईपीए और एसीपी सिस्टम एजी में जेडडीबी ने बेलनाकार बैटरी कोशिकाओं के लिए एक घुमावदार प्रणाली को विकसित करने, निर्माण करने और अब चालू करने के लिए मिलकर काम किया, जिसे गोल कोशिकाओं के रूप में भी जाना जाता है।यह नए सेल प्रारूपों और टैब डिज़ाइनों के त्वरित परीक्षण के साथ-साथ गुणवत्ता बढ़ाने और प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने के उन्नत तरीकों के लिए एक बहुमुखी अनुसंधान और उत्पादन मंच के रूप में काम करेगा।

नई वाइंडिंग प्रणाली एक को पूरा करती हैप्रोडक्शन लाइनलिथियम-आयन बैटरी और सोडियम-आयन बैटरी जैसी भविष्य की बैटरी प्रौद्योगिकियों के लिए बेलनाकार बैटरी कोशिकाओं के निर्माण के लिए यूरोप में किसी भी अन्य के विपरीत।उत्पादन श्रृंखला की विशेष विशेषता यह है कि कोटिंग और वाइंडिंग से लेकर असेंबली, फिलिंग और फॉर्मिंग तक प्रक्रिया के सभी चरण डिजिटल और परस्पर जुड़े हुए हैं।

"जेडडीबी में, हम बैटरी सेल के निर्माण में शामिल सभी प्रक्रिया चरणों को कवर कर सकते हैं। वाइंडिंग प्रक्रिया बेलनाकार सेल उत्पादन में मुख्य प्रक्रियाओं में से एक है, क्योंकि जेली रोल बैटरी सेल का केंद्रबिंदु है। वाइंडिंग सिस्टम लाकरऑनलाइन, हमने पूरी तरह से डिजिटलीकृत प्रक्रिया श्रृंखला में एक अंतर को बंद कर दिया है, इसलिए उत्पादन लाइन पूरी हो गई है," फ्राउनहोफर आईपीए में अनुसंधान टीम के प्रमुख और जेडडीबी के उप प्रमुख जूलियन ग्रिम कहते हैं।

इलेक्ट्रोड और विभाजक को जेली रोल में लपेटा गया

किसी सेल को उपयोग के लिए तैयार करने में लगभग एक दर्जन कार्य चरण शामिल होते हैं।वाइंडिंग प्रक्रिया के दौरान, जेली रोल बनाने के लिए सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड को दो विभाजकों के साथ एक साथ रोल किया जाता है।उसके बाद, बैटरी को असेंबल किया जाता है, एक ऐसा कदम जिसके लिए जेली रोल को बहुत सटीकता के साथ स्थानांतरित करने और स्थापित करने की आवश्यकता होती है।फिर रोल में केंद्रीय छेद के माध्यम से एक रॉड इलेक्ट्रोड डाला जाता है और सिलेंडर के आधार पर रोल को वेल्ड करने के लिए उपयोग किया जाता है।

लेकिन बेलनाकार बैटरी कोशिकाओं के लिए नई वाइंडिंग प्रणाली जेली रोल के उत्पादन मंच से कहीं अधिक है।यह नवीन सेल सिस्टम और प्रारूप विकसित करने और उनकी गुणवत्ता का परीक्षण करने के लिए एक अनुसंधान मंच के रूप में भी काम करेगा।

"जो चीज़ हमारे सिस्टम को अद्वितीय बनाती है, वह इसका लचीलापन है। यह हमें विभिन्न आकारों और टैब डिज़ाइनों में अलग-अलग सेल प्रारूपों का एहसास करने की अनुमति देता है, जैसे कि टेबल्स डिज़ाइन, जिन पर टैब वेल्डेड नहीं होता है। टैब, एक संकीर्ण टर्मिनल तत्व हैएनोड और कैथोड जिसके माध्यम से बिजली प्रवाहित होती है, बड़े प्रारूप वाली कोशिकाओं में चोकपॉइंट है," ग्रिम कहते हैं।

गोल कोशिकाओं में, रुझान बड़े सेल प्रारूपों की ओर होता है, जो व्यास और ऊंचाई दोनों के संदर्भ में अधिक जगह लेते हैं।इसका मतलब है कि रोल और सेल अंततः बड़े हो जाएंगे।लेकिन मुद्दा यह है कि कोशिकाएँ जितनी बड़ी होंगी, विद्युत धारा को एकत्रित करना और ऊष्मा को नष्ट करना उतना ही कठिन होगा।

ग्रिम बताते हैं, "हम अलग-अलग टैब डिज़ाइन के साथ इस चुनौती का जवाब दे सकते हैं। एक टेबललेस डिज़ाइन में, उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम और तांबे से बना वाहक फ़ॉइल करंट इकट्ठा करने और गर्मी को खत्म करने का काम कर सकता है, जिससे पारंपरिक टैब की तुलना में दोनों का अधिक संचालन संभव हो सकता है।".

नवोन्मेषी सेल डिज़ाइन बेलनाकार कोशिकाओं में एकरूपता सुनिश्चित करते हैं, जिससे बड़े सेल प्रारूपों की अनुमति मिलती है।अधिक ऊर्जा घनत्व प्राप्त करने के लिए अधिक सक्रिय सामग्री वाली बड़ी कोशिकाओं का उपयोग किया जा सकता है, जो बदले में इलेक्ट्रिक वाहनों की सीमा का विस्तार करती है।

बैटरी कोशिकाओं से संबंधित डेटा संग्रह

अपशिष्ट को कम करने और गुणवत्ता में सुधार करने के लिए, पूरी उत्पादन प्रक्रिया को डिजिटल और आपस में जोड़ा गया है।उस अंत तक, सेंसर डेटा एकत्र करते हैं, जिसे बाद में क्लाउड में वास्तविक समय में एकत्र किया जाता है।फ्राउनहोफर आईपीए में विकसित ट्रैसेबिलिटी प्रौद्योगिकियां एकत्रित डेटा को उत्पादित बैटरी कोशिकाओं के साथ जोड़ना संभव बनाती हैं।

उत्पादित प्रत्येक व्यक्तिगत बैटरी सेल डेटा विश्लेषण और कृत्रिम बुद्धिमत्ता को प्रशिक्षित करने के लिए उपलब्ध है।इस तरह, उन परिस्थितियों का पता लगाना संभव है जिनके तहत सेल का उत्पादन किया गया था और यह निर्धारित करना संभव है कि वे अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता से कैसे संबंधित हैं।

डेटा का उपयोग निगरानी, ​​विश्लेषण और पूर्वानुमान क्षमताओं वाली सेवाओं को विकसित करने के लिए किया जाता है।इससे उत्पादन प्रक्रिया में सुधार करना और त्रुटि के स्रोतों को पहले की तुलना में तेजी से खत्म करना संभव हो जाता है।

"अभिनव सेल डिज़ाइन के लिए उत्पादन प्रक्रियाओं के पुन: डिज़ाइन और अनुकूलन की आवश्यकता होती है, जिसे हम घुमावदार प्रणाली का उपयोग करके अध्ययन कर सकते हैं। अभिनव सेल डिज़ाइन और उत्पादन के लिए चुस्त दृष्टिकोण का संयोजन तेजी से बदलते ऊर्जा परिदृश्य की आवश्यकताओं को पूरा करने की कुंजी है, जो तेजी से बाजार में लॉन्च को सक्षम बनाता है।ग्रिम कहते हैं, "नए समाधान, और टिकाऊ, उच्च गुणवत्ता वाली बैटरी प्रौद्योगिकियों के लिए आगे बढ़ने का मार्ग प्रशस्त करना।"

इलेक्ट्रोड, विभाजक और कोशिकाओं के निर्माता और उपयोगकर्ता भी अपने प्रोटोटाइप, उत्पादों, सेल घटकों, सामग्रियों और डिजाइनों का परीक्षण करने के लिए सिस्टम का उपयोग कर सकते हैं।