现有存储系统的进一步发展和演变是能源转型的关键先决条件。弗劳恩霍夫制造工程和自动化研究所的数字化电池制造中心 (ZDB) IPA 和 acp systems AG 联手调试了一种用于圆柱形电池的卷绕系统，该系统具有灵活的格式和设计。

它充当创新研究和生产平台，用于测试新的电池格式和组件以及标签设计，并且还能够为未来电池技术开发大型电池。该上链系统是全球首创。它嵌入自动化、数字化的电池生产基础设施中。

电动汽车电池由多个模块组成，每个模块都包含许多单独的电池单元。这些模块是任何电池的核心，并负责创造大部分价值。近年来，圆柱形电池在汽车行业越来越受欢迎，大尺寸电池成为趋势。

Fraunhofer IPA 的 ZDB 和 acp systems AG 密切合作，开发、构建并调试了圆柱形电池（也称为圆形电池）的卷绕系统。它将作为一个多功能的研究和生产平台，用于快速测试新的电池格式和标签设计以及提高质量和优化流程的先进方法。

新的上链系统完成了生产线与欧洲其他任何一家制造锂离子电池圆柱形电池和钠离子电池等未来电池技术的工厂不同。该生产链的特点是，从涂层、缠绕到组装、填充和成型，所有工艺步骤都是数字化和互连的。

“在 ZDB，我们可以涵盖制造电池芯所涉及的所有工艺步骤。卷绕工艺是圆柱形电池生产的核心工艺之一，因为果冻卷是电池芯的核心部件。通过引入卷绕系统Fraunhofer IPA 研究团队负责人兼 ZDB 副负责人 Julian Grimm 表示：

电极和隔膜卷成果冻卷

准备使用电池大约需要十几个工作步骤。在卷绕过程中，正极和负极与两个隔膜一起卷绕在一起，形成果冻卷。之后，组装电池，这一步骤需要非常精确地移动和定位果冻卷。然后将棒状电极插入辊的中心孔，并将辊焊接到圆筒的底部。

但用于圆柱形电池的新型卷绕系统不仅仅是果冻卷的生产平台。它还将作为开发创新细胞系统和格式并测试其质量的研究平台。

“我们系统的独特之处在于它的灵活性。它使我们能够实现不同尺寸和选项卡设计的不同单元格格式，例如无焊接选项卡的表设计。选项卡是电流必须流经的阳极和阴极是大型电池的瓶颈，”Grimm 说。

在圆形电池中，趋势是朝更大的电池格式发展，这在直径和高度方面占用更多的空间。这意味着卷和电池本身最终会变得更大。但问题是电池越大，收集电流和散热就越困难。

“我们可以通过单独的极耳设计来应对这一挑战。例如，在无桌设计中，由铝和铜制成的载体箔可以用于收集电流和散热，从而比传统极耳能够实现更好的传导，”Grimm 解释道。

创新的电池设计确保圆柱形电池的同质性，从而允许大电池规格。可以使用具有更多活性材料的更大电池来实现更高的能量密度，从而延长电动汽车的续航里程。

与电池相关的数据收集

为了最大限度地减少浪费并提高质量，整个生产过程都实现了数字化和互连。为此，传感器收集数据，然后在云端实时聚合。Fraunhofer IPA 开发的可追溯性技术使收集的数据与生产的电池相关联成为可能。

生产的每一个电池都可用于数据分析和训练人工智能。通过这种方式，可以追踪细胞的生产条件并确定它们与最终产品质量的关系。

这些数据用于开发具有监控、分析和预测功能的服务。这使得能够比以前更快地改进生产流程并消除错误源。

“创新的电池设计需要重新设计和优化生产流程，我们可以使用卷绕系统进行研究。创新的电池设计和敏捷生产方法的结合是满足快速变化的能源格局要求、实现更快市场推出的关键的新解决方案，并为可持续、高质量电池技术的发展铺平道路。”Grimm 说道。

电极、隔膜和电池的制造商和用户也可以使用该系统来测试他们的原型、产品、电池组件、材料和设计。