Recykling zużytych modułów akumulatorowych

Recykling zużytych modułów akumulatorowych ma duże znaczenie gospodarcze i jest również promowany i wymagany na szczeblu politycznym przez UE. Obejmuje to znaczną ilość: według badania przeprowadzonego przez Fraunhofer ISI, w samej Europie od 2030 r. będzie rocznie około 230 000 ton zużytych akumulatorów litowych, a od 2040 r. około 1 500 000 ton.

 

Uniwersalne urządzenie produkcyjne 86XX do modułów akumulatorowych

W tej chwili dyskutuje się o recyklingu baterii ze względu na materiały, które baterie zawierają, więc baterie są złomowane. W dużej mierze byłoby możliwe ponowne wykorzystanie całych ogniw, ponieważ często w uszkodzonych modułach akumulatorowych tylko kilka ogniw jest faktycznie uszkodzonych.
Z pozostałych ogniw można by złożyć nowe moduły. Zwykle jednak to się nie udaje, ponieważ ogniwa nie mogą być łatwo oddzielone od całego modułu. Nie można odłączyć styków bez uszkodzenia ogniwa, przynajmniej w przypadku najbardziej rozpowszechnionych połączeń spawanych oporowo lub laserowo.
Rozwiązaniem tego problemu są połączenia drutowe bondingu, jakie stosuje się w wielu akumulatorach do pojazdów elektrycznych: są to połączenia spójne, czyli solidne i trwałe, ale jednocześnie nie zawierają fazy topienia, a tym samym nie zawierają zmian strukturalnych. Dzięki temu możliwe jest ponowne połączenie ogniwa akumulatora za pomocą bondingu drutowego.

 

SERIA 86
Uniwersalne urządzenie produkcyjne Bondtec’a z serii 86  łączy kilka funkcji wykorzystywanych do regeneracji modułów akumulatorowych w jednej maszynie. Jako bonder drutowy, SERIA 86 tworzy konwencjonalne połączenia modułów w początkowej produkcji. W przypadku regeneracji obejmuje dalsze etapy produkcji:

1. Najpierw delikatnie usuwa się stare bondy drutowe. Do tego celu używana jest głowica do testu na ścinanie (shear test head), która zwykle jest przeznaczona do kontroli jakości połączeń grubych drutów. Bond jest popychany na bok przez narzędzie ścinające i mierzona jest potrzebna do tego siła; jest to miara jakości połączenia drutowego.
Ten sam proces można idealnie wykorzystać do delikatnego usunięcia połączenia drutowego (rys. 1). Zarówno punkt ingerencji na połączenie, jak i wysokość nad podłożem są precyzyjnie określane przez głowicę testową na ścinanie i ponownie ustawiane za pomocą systemu rozpoznawania obrazu, dzięki czemu połączenie można usunąć bez uszkadzania powierzchni. Cały proces jest w pełni automatyczny, a zatem wysoce wydajny, ponieważ połączenia drutowe całego modułu są usuwane bez pomocy operatora.
Ponadto, w razie potrzeby, funkcję testu ścinania można wykorzystać do pomiaru jakości usuniętych bondów, np. do rejestrowania stanu starzenia się modułu bateryjnego w odniesieniu do połączeń.

 


Rys. 1 – Drut łączący jest usuwany za pomocą narzędzia ścinającego.

 

2. W drugim kroku można określić stan każdego pojedynczego ogniwa. W tym celu używana jest w maszynie szybko wymienna głowica pomiarowa, która ponownie automatycznie styka się z każdym ogniwem sondą pomiarową (z programowalną siłą docisku i innymi regulowanymi parametrami) i przeprowadza żądane pomiary elektryczne. Dostępne są już tabele porównawcze z wartościami empirycznymi dla ogniw baterii różnych producentów w celu sklasyfikowania jakości danych ogniw. Pozwala to nie tylko na dobrą/złą ocenę, ale także na dokładniejsze sortowanie ogniw na różne klasy jakości do dalszego wykorzystania.

3. W trzecim kroku, który odbywa się na zewnątrz maszyny, ogniwa są usuwane z modułu i w razie potrzeby sortowane według klasy jakości. Ogniwa można następnie połączyć w nowe moduły.

4. Czwarty i prawdopodobnie piąty krok jest wykonywany ponownie przez Serię 86: ogniwa są ponownie połączone za pomocą głowicy połączenia drutowego, aby utworzyć moduł.

5. Jeżeli kontrola wzrokowa lub pomiar jakości połączenia w kroku 1 wykaże, że jakość powierzchni łączonych obszarów nie jest już dobra, można zainstalować na głowicy bondującej urządzenie czyszczące (rys. 2), które czyści i aktywuje powierzchnie pokryte suchym lodem CO2, zanim zetkną się z bonderem drutowym. Ten krok jest również w pełni zautomatyzowany i zaprogramowany.

 


Rys. 2 – Głowica bondująca z dodatkową jednostką czyszczącą CO2

 

Seria 86 ma duży obszar roboczy, aby pomieścić moduły akumulatorowe o wymiarach do 51 x 72 cm lub kilka małych modułów obok siebie. Może być również wyposażona w automatyczną wymianę części, jeśli wymaga tego wielkość produkcji. Widzimy obszar zastosowania przede wszystkim dla modułów akumulatorowych o wysokiej różnorodności /małych serii produkcyjnych, na przykład dla nowicjuszy w branży. W szczególności w tym przypadku szczególnie zauważana jest chęć ponownego wytwarzania użytych modułów.
Dlatego Bondtec opracował opłacalną maszynę, która jest również atrakcyjna dla nowicjuszy i jest łatwa w użyciu pomimo szerokiego zakresu funkcji. Wynika to głównie z niezwykle elastycznego oprogramowania, które bez większego wysiłku może wprowadzać nowe i dodatkowe funkcje. W ten sposób urządzenie produkcyjne można w przyszłości rozbudować również pod kątem sprzętu i oprogramowania, m.in. z dopracowaną inspekcją optyczną lub funkcją dozowania klejów lub uszczelniaczy.