現有儲存系統的進一步發展和演變是能源轉型的關鍵先決條件。弗勞恩霍夫製造工程和自動化研究所的數位化電池製造中心 (ZDB) IPA 和 acp systems AG 聯手調試了一種用於圓柱形電池的捲繞系統，該系統具有靈活的格式和設計。

它充當創新研究和生產平台，用於測試新的電池格式和組件以及標籤設計，並且還能夠為未來電池技術開發大型電池。此上鍊系統是全球首創。它嵌入自動化、數位化的電池生產基礎設施。

電動車電池由多個模組組成，每個模組都包含許多單獨的電池單元。這些模組是任何電池的核心，並負責創造大部分價值。近年來，圓柱形電池在汽車行業中越來越受歡迎，大尺寸電池成為趨勢。

Fraunhofer IPA 的 ZDB 和 acp systems AG 密切合作，開發、建造並調試了圓柱形電池（也稱為圓形電池）的捲繞系統。它將作為一個多功能的研究和生產平台，用於快速測試新的電池格式和標籤設計以及提高品質和優化流程的先進方法。

新的上鍊系統完成了生產線與歐洲其他任何一家製造鋰離子電池圓柱形電池和鈉離子電池等未來電池技術的工廠不同。此生產鏈的特點是，從塗層、纏繞到組裝、填充和成型，所有製程步驟都是數位化和互連的。

「在 ZDB，我們可以涵蓋製造電池芯所涉及的所有製程步驟。捲繞製程是圓柱形電池生產的核心製程之一，因為果凍捲是電池芯的核心部件。透過引入捲繞系統Fraunhofer IPA 研究團隊負責人兼ZDB 副負責人Julian Grimm 表示：

電極和隔膜捲成果凍卷

準備使用電池大約需要十幾個工作步驟。在捲繞過程中，正極和負極與兩個隔膜一起捲在一起，形成果凍捲。之後，組裝電池，這一步驟需要非常精確地移動和定位果凍卷。然後將棒狀電極插入輥的中心孔，並將滾筒焊接到圓筒的底部。

但用於圓柱形電池的新型捲繞系統不僅僅是果凍捲的生產平台。它還將作為開發創新細胞系統和格式並測試其品質的研究平台。

「我們系統的獨特之處在於它的靈活性。它使我們能夠實現不同尺寸和選項卡設計的不同單元格格式，例如無焊接選項卡的表設計。選項卡是電流必須流經的陽極和陰極是大型電池的瓶頸，」Grimm 說。

在圓形電池中，趨勢是朝著更大的電池格式發展，這在直徑和高度方面佔用更多的空間。這意味著捲和電池本身最終會變得更大。但問題是電池越大，收集電流和散熱就越困難。

「我們可以透過單獨的極耳設計來應對這項挑戰。例如，在無桌設計中，由鋁和銅製成的載體箔可以用於收集電流和散熱，從而比傳統極耳能夠實現更好的傳導，」Grimm 解釋道。

創新的電池設計確保圓柱形電池的同質性，從而允許大電池規格。可以使用具有更多活性材料的更大電池來實現更高的能量密度，從而延長電動車的續航里程。

與電池相關的數據收集

為了最大限度地減少浪費並提高質量，整個生產過程都實現了數位化和互連。為此，感測器收集數據，然後在雲端即時聚合。Fraunhofer IPA 開發的可追溯性技術使收集的數據與生產的電池相關聯成為可能。

生產的每一個電池都可用於數據分析和訓練人工智慧。透過這種方式，可以追蹤細胞的生產條件並確定它們與最終產品品質的關係。

這些數據用於開發具有監控、分析和預測功能的服務。這使得能夠比以前更快地改進生產流程並消除錯誤來源。

「創新的電池設計需要重新設計和優化生產流程，我們可以使用捲繞系統進行研究。創新的電池設計和敏捷生產方法的結合是滿足快速變化的能源格局要求、實現更快市場推出的關鍵的新解決方案，並為可持續、高品質電池技術的發展鋪平道路。

電極、隔膜和電池的製造商和用戶也可以使用該系統來測試他們的原型、產品、電池組件、材料和設計。