電気自動車の市場が成長を遂げる中、パワーバッテリー市場の競争は、市場のリーダーたちがひしめき合い、そのもっとも強い企業が生き残ると考えれています。
海外からの競合の参入や末端の自動車メーカーからの値下げ要求、相互確認、バランス調整、バッテリー技術の度重なるプロセスのアップデートにより、バッテリメーカーは「コア」から始めなければなりません。彼らは大きな変革や改善のため、先進的な自動化やデジタル化を積極的に採用しています。これが、将来的な利点を得るための、実現可能な方法と考えているからです。
電気自動車のパワーバッテリーは、自動車使用される前のセルからモジュール、バッテリーパックまでの一連のプロセスを完ぺきに標準化する必要があります。
すべての製造プロセスを標準化することは非常に複雑です。しかし、簡単にまとめると、電極製造のミキシングとコーティング工程 (前工程)、セル製造の巻取りと注入工程 (中工程)、パック化の包装と試験 (後工程)はカバーできます。
リチウムイオンバッテリーの製造設備として、前工程では主に真空ミキサーやコーティング装置、ローラープレスなど、中工程では主に切断装置や巻取り装置、積層機、液体注入器などがあります。後工程では、成型機や基盤分割機、試験装置、プロセス保管庫、ロジスティクス・オートメーション、自動包装機などがあります。
バルーフがどのようにバッテリー製造の自動化とデジタル化に貢献している、主な生産設備とプロセスを見てみましょう。
陽極材と陰極材のアルミニウムフィルムを、約50トンの圧力で回転するローラーで貼り合わせることにより、コーティングされた材料を固定し、エネルギー密度を高めます。フィルムの厚みの均一性を確保しながら、粉塵や湿度をさらに抑制します。この工程では、圧延幅300〜1,100mm、圧延速度10〜120m/min、板厚精度±1.5μmが必要となりますが、
このプロセスに、バルーフはIO-Linkの通信技術を基にしたソリューションを提供します。ファイバーセンサからネットワークモジュール、産業用イーサネットケーブルに至るまで、様々なソリューションを提供しています。さらに、ロールプレスの工程では要求される高精度を実現するため、バルーフは高解像度の産業用カメラ BVSにより、フィルムの幅と位置合わせをチェックしています。
スリット入れと乾燥後に、セルの製造方法には積層法と巻取り法の2つがあります。この工程では、積層精度が±0.1mm以内、巻取り速度が毎分60回転程度、最大リニア速度が2,500mm/s、張力変動が4％以下であることが必要です。
このようなアプリケーションへ、バルーフはCCD測長センサ BLAによる正確なエッジ制御や径 / 厚さ測定を提供します。また、AS-i通信に代わるSafety Over IO-Linkでケーブルとバスノードを削減し、IO-Linkネットワークの統合をより簡単にします。
一度コアの原型が巻かれるとコアを効率よく安定して組み立てることは、コアを量産するうえで非常に重要です。コアの挿入、はんだ付け、溝入れ、充填、封入、シーリング、洗浄、カバーのように一連の工程に分かれています。
バルーフのビジョンセンサ BVSで溶接位置へ導き、高品質な溶接プロセスを迅速に行います。バルーフのRFIDシステム BISは、コアの組立工程で使用される部品を乗せたパレットの信頼性高い追跡を可能にします。IO-Linkゲートウェイを基にしたセンサやアクチュエータ、RFIDの分散型接続により、セル組立てライン全体のコストを削減し、インテリジェントな通信機能を向上させます。
実際に、電極の製造やセルの組立て、カプセル化、パッケージングの一連のプロセス全体で、世界をリードするセンサ技術とそれに対応するIO-Linkのデジタル通信技術を持つバルーフは、ほぼすべての種類のバッテリー用プロセス装置や生産ラインへ、効率的で信頼性高い自動化のソリューションをローコストで実現します。このように、バルーフはバッテリーメーカーへ、インテリジェントな製造を実現するビジョンを提供します。