重构电池生产和回收过程

拆解和重新组装电池包和模块

未来的交通亟需创新解决方案,而且这一需求比以往任何时候都更加迫切。 在众多解决方案中,人们选择了逐步向电动车过渡,这会带来巨大的发展潜力,但也伴随着各种复杂的挑战。 例如如何以更可持续的方式生产、更高效地使用电池,并在其报废后合理地进行回收? 这些领域,Festo 和 Comau 可以一展拳脚。它们凭借开创性的自动化解决方案,促进了资源节约型循环经济的发展。 在这里,您会了解到,循环经济并非一纸空文。

电动车: 未来已来

Comau 公司隶属于 Stellantis 集团,拥有 50 年的专业经验,业务遍及全球,是先进的可持续自动化解决方案领域的全球领军企业。

“除了开发创新和用户友好型技术外,我们的产品组合还包括用于汽车生产领域的各种产品和系统,以及先进的数字化和机器人解决方案,以满足物流、可再生能源和造船等风口市场的生产需求。”Comau 公司创新与流程技术部门负责人 Francesco Beccarisi 介绍说。 电动车市场正在不断增长。 “尽管锂离子电池在未来 5 至10 年内仍将是电车领域的主导技术,但市场对固态电池等下一代电池的需求也会大幅增加。”

为了支持下一代电池的大规模工业生产,加快能源转型,业界需要开发新技术以及更高效、更可持续和更具成本效益的制造工艺。

Festo 汽车与电动车业务开发部门全球大客户经理 Claudio Giovando 解释道:“电动车及近年来该技术获得的大量投资,标志着交通运输领域进入变革期。 除了电池单体、电池模块和电机的生产解决方案,Festo 从一开始便致力于实现电池生产周期的闭环,以减少资源浪费,促进材料的再利用。 通过这种方式,有助于减少对稀有和有限原材料的开采,否则这些原材料可能无法满足这一高增长市场的需求。”

交通运输业的能源和生态转型正在成为现实。 “为实现欧盟的脱碳目标,欧盟委员会通过了“Fit for 55”一揽子计划,旨在到 2030 年将车辆的温室气体排放降低 55 %,到 2050 年降低 100 %。”Francesco Beccarisi 介绍道, “因此,电气化是未来车辆的大势所趋。”

提高电池和电机生产的效率与可持续性,无疑是汽车和运输行业上下游企业面临的关键挑战之一。 Francesco Beccarisi 说:“要使能源转型真正实现可持续发展,不仅要高效生产最先进的电气技术设备,还必须减轻电池报废后对环境 造成的负担。” 因此,Comau 加入了“电池再生项目”,该项目得到了非营利组织 Class 和循环经济服务平台 Cobat 的大力支持。 其目的是,在意大利建立起锂电池回收和再利用供应链。

Flex-BD: 锂电池的回收与再利用

出于对可持续发展的重视,Festo 和 Comau 携手致力于研究电动车废旧电池的回收与再利用这一关键问题。 在此背景下,电池柔性拆解 (Flex-BD) 项目应运而生。“我们的目的是,开发一种自动拆解电池包甚至模块的自动化解决方案。”Francesco Beccarisi 介绍道, “这些模块既可在拆解过程后回收到 BlackMass 中,也可重新用于生产新电池。”

Comau 公司因该项目获得了 2023 SMAU 展会的创新奖。Claudio Giovando 表示:“该项目旨在开发出一种高度灵活的工作站,用于拆解不同类型的 电动车电池。 该项目汇聚了包括 Festo 和 Comau 在内的多家欧洲企业,多方携手开发更可持续的经济发展开发高质量的解决方案。”

Flex-BD 工作站采用了多种 Festo 技术,“从带电机和驱动的机电执行器,到经过认证且带快速排气功能的 MS6-SV 安全阀,这些安全阀可在紧急情况下关闭系统区域,避免发生危险。”Giovando 解释说。 选择这些组件,让我们可以调整设备的规模并自动调整电池包的定位。 “这样,我们就开发出了一种高效、创新的工作站,它可处理不同类型的电池包,并最大限度地减少人工干预需求。”

利用 CPX-AP 自学习并实现灵活性

该工作站的主要特点是高度灵活,可处理不同类型的电池包,而且任何制造商均可使用。 “此外,这种解决方案简单且具有创新性,大大降低了实施和安装成本以及周期时间,从而可在相同的时间内加工更多部件,”Claudio Giovando 解释道, “另外,这种工作站还可用于组装电池的生产阶段、修复或更换已确认存在缺陷的模块,以确保最终生产出高效的电池包。

Flex-BD 中使用的解决方案包括 VTUG 电磁阀,它具有开关速度快、能耗低、流量大的特点,而且设计轻巧紧凑,适合用于灵活的自动化应用和机器人 应用中。 这些解决方案支持多种通信总线语言,如点对点、多针和 IO-Link。 特别是其 AP 型号,它可构建一个具有线形、星形或树形拓扑结构的网络,实现通过这些常见通信总线与客户的 PLC 进行通信。 特别介绍我们推出的 Profinet 版本的 CPX-AP-I 工作站。除了极快的通信速度外,该工作站还能接入多达 500 个组件,并集成了带自学习功能的阀单元管理系统,大大减少了软件工程师的工作量,提高了其工作效率。”

此外,该网络中还集成有皮带驱动型 ELGG 和主轴驱动型 EGC 两种轴,以确保定位精确性,以及在未来加工不同尺寸的模块。 “Festo 选用的是能够保证高度灵活性和适应性的技术和解决方案。”Francesco Beccarisi 介绍道。 以 DMSP 气动肌腱为例,“它可在不来回移动机械部件的情况下提供很高的力。 在 某些阶段,该肌腱能够快速补偿电池包中的公差和游隙,从而大大缩短了周期时间。”Claudio Giovando 介绍说。 Francesco Beccarisi 补充道:“这一解决方案还模拟了人类在抓取电池模块时的行为,以确保抓手和机器人之间的耦合稳固,这样便可通过施加一个脉冲力来释放抓取的模块,而不会因为施加力而导致机器人 出现误差。 此外,由于采用了 Festo 的电机,可对模块抓手进行重新配置。 这一点很重要,因为拆解电池时需要抓取不同的工件,而这些工件在使用寿命期间会因机械和热变形而发生尺寸变化。”

Francesco Beccarisi 总结道:“这个项目凸显了两家公司解决复杂问题和 难以预测的情境的能力。 此次合作彰显了,技术才是推动可持续发展和高效利用资源的根本工具,尤其是在工业领域中更是如此。 通过回收电池,企业能够更有效地利用自然资源,减少能源消耗和垃圾的产生,为保护地球做出贡献,造福子孙万代。”

下一项创新正在向您挥手

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我们的技术可实现:

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