13/03/2019
Door Ad Spijkers
Elektromobiliteit en daarmee ook mobiele opslagtechnologie worden steeds belangrijker. Een uitdaging voor de stijgende vraag is de economische en econologische productie.
De Battery LabFactory Braunschweig (BLB) van de Technischen Universität Braunschweig analyseert daarom binnen het onderzoeksproject DaLion 4.0 de processen en beïnvloedende factoren bij de productie van batterijcellen. Behalve mobiele applicaties wint ook stationaire opslag, bijvoorbeeld voor de integratie van duurzame energie in het kader van Smart Grids, aan betekenis.
Productie van batterijcellen
De productie van batterijen – in het bijzonder van batterijcellen – is energie- en kostenintensief. Voorwaarde voor een milieuvriendelijke en economisch verantwoorde batterijproductie is, dat de wisselwerkingen tussen de grondstoffen en materialen voor de batterijen, de productieprocessen en de omgevingscondities van een batterijcelfabriek tot in detail worden begrepen.
De laatste drie jaar hebben onderzoekers aan de BLB de totale productieprocesketen – van materiaal tot en met complete cel – op basis van omvangrijke data-acquisitie geanalyseerd en gemodelleerd. Tijdens de afzonderlijke productiestappen werden de productiedata systematisch verzameld en in een daartoe ontwikkelde Data Warehouse opgeslagen. De toepassing van data mining algorithmen in combinatie met simulaties maakte een omvangrijke analyse van de data en een evaluatie van de processen voor de productie van batterijcellen mogelijk.
Zo konden bijvoorbeeld over de totale procesketen de belangrijkste invloeden op batterijceleigenschappen zoals capaciteit, mogelijkheid tot snelladen en levensduur worden geïdentificeerd. Op deze manier kunnen de wetenschappers in de toekomst productontwerp en productieparameters in overeenstemming brengen met de technisch-economische en econologische gewenste parameters. Voortbordurend op de resultaten van DaLion konden ze een diepere begrip van de wisselwerkingen in de productie van lithium-ion-batterijen opbouwden.
Data-Mining
Doel van het vervolgproject DaLion 4.0 is, behalve een nog dieper gaande analyse van de batterijproductie, vooral de overdracht van bevindingen naar technologieën, methoden en tools voor een intelligente productie van batterijcellen. Met het project DaLion 4.0 hebben de onderzoekers de kans om benaderingen uit Industrie 4.0 te ontsluiten en over te brengen naar oplossingen voor het plannen en exploiteren van batterijfabrieken. Hiertoe ontwikkelen de projectdeelnemers de benadering van cyber-fysische productiesystemen verder en integreren deze in de productie van batterijcellen. Dit omvat de ontwikkeling van virtuele modellen, bijvoorbeeld op basis van machine learning methoden, en hun koppeling aan real-time data voor een verbeterde regeling van de batterijproductie.
Andere zwaartepunten liggen bij de ontwikkeling en validering van nieuwe concepten voor 'tracking & tracing' van batterijcellen en van modelgebaseerde in-line meetstations voor het beoordelen van de elektrochemische kenmerken van de batterijcellen tijdens de productie.
Aan het onderzoeksproject nemen behalve zes instituten van de TU Braunschweig ook industriële en geassocieerde partners deel.
(foto: BLB/TU Braunschweig)