Herausforderungen bei Lithium

Jun 18, 2023

Rahul Bollini schreibt eine Reihe von Artikeln, in denen er die Herausforderungen erläutert, die beim Aufbau einer Anlage zur Herstellung von Lithium-Ionen-Zellen auftreten, und die für jedes Unternehmen relevant sein sollten, das in diesem Bereich tätig ist. In diesem Artikel (Teil 5 der Serie) werden die Herausforderungen erläutert, denen man sich beim Aufbau einer Zellfertigungsanlage im Hinblick auf die Prozessoptimierung und die Qualifikation der Arbeitskräfte gegenübersieht.

Wie bereits erwähnt, richtet jedes Unternehmen, das in die Herstellung von Lithium-Ionen-Zellen einsteigt, ein Labor ein, um sein Team mit der Komplexität des Herstellungsprozesses von Lithium-Ionen-Zellen vertraut zu machen. Dieser Laboraufbau wird auf den Pilotmaßstab (normalerweise MWh-Größe) hochskaliert und später bis hin zum Giga-Maßstab skaliert. Eine vollautomatische End-to-End-Gerätelinie kann mehrere GWh versorgen.

In jeder dieser Phasen kann es einige Herausforderungen im Zusammenhang mit der Prozessoptimierung geben. Prozessoptimierung bedeutet, den Produktionsprozess im Hinblick auf die Ausrüstung so abzustimmen, dass die gewünschte Leistung erzielt wird. Es bedeutet auch, hin und wieder Genauigkeitsprobleme mit den richtigen Schritten zur Fehlerbehebung zu bewältigen. Für die Bearbeitung von Prozessoptimierungsaufgaben ist spezielles Fachwissen erforderlich. In diesem Artikel geht es um Prozessoptimierung im Zusammenhang mit verschiedenen Aspekten der Zellherstellung.

Die Herausforderungen für die Belegschaft lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Weiterbildung und strenge QC-Praktiken (Qualitätskontrolle), die bei der Zellherstellung einzuhalten sind. Diese Herausforderung gilt für alle neu entstehenden fortschrittlichen Technologiebereiche.

Weiterbildung – Upskilling bedeutet einfach den Erwerb der für einen bestimmten Job erforderlichen Fähigkeiten (Grundkenntnisse, Mittelstufe und Fortgeschrittene). Dabei kann es sich um eine Mischung aus theoretischen und praktischen Schulungen handeln. Es ist eine Herausforderung, Institutionen (Bildung oder Industrie) zu finden, die die richtige Anleitung zur Kompetenzentwicklung für einen neu entstehenden und hochtechnischen Bereich wie die Zellfertigung bieten können.

Daher erwägen Zellenhersteller, ihre ersten Mitarbeiter (aus den Bereichen Chemie, Elektrochemie, Mechanik, Mechatronik, Elektronik und Elektrik) zu ihrem Technologiepartnerunternehmen (normalerweise außerhalb Indiens) zu schicken, um dort eine praktische Schulung zu absolvieren. Aufgrund der hohen Schulungskosten, die mit der Spezialisierungsausbildung verbunden sind, versuchen diese Unternehmen, diese Mitarbeiter so lange wie möglich zu halten. Wartungspersonal kann aus einem anderen Bereich eingestellt werden, beispielsweise aus der Pharmabranche, wo die Vorgänge für die Wartung der Ausrüstung, des Trockenraums und der gesamten Anlage ähnlich sind.

QC-Praktiken – Qualitätskontrolle ist bei weitem der wichtigste Aspekt der Zellherstellung. Die Vernachlässigung von Qualitätspraktiken bei der Zellherstellung kann schwerwiegende Auswirkungen auf die Produktionsleistung haben, einschließlich einer hohen Ausschussrate bei der Zellbewertung. Es kann auch zu langfristigen Problemen vor Ort kommen, wie z. B. Zellausfällen, gefährlichen Zwischenfällen und sogar Bränden in bestimmten Zellchemien. Die Einhaltung eines strengen QC-Prozesses muss durch Personal erfolgen, das nach Six Sigma und anderen QC-Zertifizierungen zertifiziert ist.

Die Qualitätskontrolle ist bei der Eingangskontrolle von Rohmaterialien, der Prozesskontrolle und der Überwachung von Parametern während der Produktion, Sortierung und Kontrolle vor dem Versand sehr wichtig. Es ist auch wichtig, die richtigen Umgebungsbedingungen in der Rohstofflagerung und im Zellproduktionsbereich in Bezug auf relative Luftfeuchtigkeit, Taupunkttemperatur und Sauberkeit aufrechtzuerhalten, da Fremdpartikel den Produktionsprozess potenziell stören können.

Bei der Qualitätskontrolle geht es nicht nur darum, die Umwelt sauber zu halten, sondern auch darum, den Prozess richtig zu gestalten. Hier sind die Prozesse aufgeführt, die eine strikte Einhaltung der Standardarbeitsanweisungen erfordern.

Das Vernachlässigen eines der oben genannten Verfahren kann die Leistung beeinträchtigen und zu einer höheren Anzahl minderwertiger Zellen führen, die nur zu Preisen verkauft werden können, die unter dem Marktpreis liegen. Die Ergebnisse werden normalerweise deutlich, wenn man die Selbstentladung (Spannungsabfall) der Zellen untersucht, nachdem man sie aktiviert und sie für einen definierten Zeitraum bei hohen Temperaturen und in einem Raum mit normaler Temperatur gealtert hat.

Eine neu errichtete Anlage hat zunächst eine geringe Produktion hochwertiger Zellen. Regelmäßige Prozessoptimierungen und Feinabstimmungen über bestimmte Monate hinweg sorgen dafür, dass die Leistung hochwertiger Zellen stetig auf ein akzeptables Niveau steigt. Die Qualitätskontrolle spielt in diesem gesamten Prozess eine entscheidende Rolle.

Kommende Teile dieser Serie:

Rahul Bollini ist ein F&E-Experte für Lithium-Ionen-Zellen mit 8 Jahren Erfahrung. Er gründete Bollini Energy, um EV-, BESS-, BMS- und Batteriedatenanalyseunternehmen auf der ganzen Welt beim umfassenden Verständnis der Eigenschaften von Lithium-Ionen-Zellen zu unterstützen. Rahul ist unter +91-7204957389 und [email protected] erreichbar.

Lesen Sie auch:

Teil 1Den Markt verstehen

Teil 2Das Produkt erfüllt die technischen Erwartungen des Marktes

Teil 3Möglichkeit der Lokalisierung und Rohstoffsicherung

Teil 4Planung der Anlagenaufstellung

Teil 6Erweiterung und Diversifizierung des Portfolios

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