3 Megoldások az akkumulátorok minőségének garantálására és fenntartására az egész értékláncban

Napjainkban a fenntartható energiamegoldások terén nem lehet alábecsülni a kiváló minőségű akkumulátorok alapvető szerepét. Miközben a világ mélyrehatóan a tisztább és hatékonyabb technológiák felé mozdul el, az akkumulátorok központi szerepet játszanak az elektromos járművek, a megújuló energiatárolás és a hordozható elektronikus eszközök széles körű elterjedésében. A nyersanyag-kitermeléstől az életciklus végéig tartó út azonban a kihívások és lehetőségek összetett keverékét jelenti. Az akkumulátorok minőségének és megbízhatóságának biztosítása ezen az összetett értékláncon keresztül nemcsak gazdasági szükségszerűség, hanem alapvető kötelezettség is a fenntartható energiamegoldásokba vetett bizalom növelése érdekében.

Elemzők előrejelzései szerint a globális kereslet 2030-ra mintegy 30 százalékkal fog növekedni, és az akkumulátorok értéklánca 2020 és 2030 között megtízszereződik. A fogyasztói kereslet és a termelés közötti szakadék azonban jelentős nyomást gyakorol a lítium-ion akkumulátorok ökoszisztémájára. Jelenleg minden elektromos járműpiac nagymértékben támaszkodik a lítium-ion akkumulátorokra, ami kihívássá teszi az ilyen hatalmas ökoszisztémára való átállást.

hogyan lehet garantálni és fenntartani az akkumulátorok minőségét az egész értékláncban?

Ez a cikk az akkumulátorok minőségének biztosítása és fenntartása az értéklánc egészében jelentkező kihívás különböző aspektusait vizsgálja. Ahogy a vállalatok a globális ellátási láncok, a gyártási folyamatok és a vásárlói felhasználási szokások összetettségében navigálnak, az akkumulátorgyártás kiválóságára való törekvés stratégiai szükségszerűséggé válik. Ez a tájékoztató rávilágít a legfontosabb megfontolásokra és a legjobb gyakorlatokra, amelyeket a vállalatok nemcsak a szigorú minőségi követelmények teljesítése, hanem egy rugalmas és fenntartható akkumulátor-ökoszisztéma előmozdítása érdekében is elfogadhatnak. Az alábbi információk a nyersanyagbeszerzéstől az életciklus végére vonatkozó megfontolásokig útitervet nyújtanak azon vállalatok számára, amelyek meg akarják erősíteni pozíciójukat ezen a rendkívül versenyképes piacon.

Akkumulátorok

Az akkumulátorgyártók és -szállítók előtt álló, az értékláncban ingadozást okozó legfontosabb problémák

Törékeny és széttöredezett ellátási lánc

“Az elektromos járművek akkumulátorainak ellátási lánca összetett, sokrétű és törékeny. Több szakaszból áll, amelyekben több szereplő és fél nagymértékben függ egymástól. Az ellátási lánc nehézsége kezdetben annak globális szétszórtságából és néhány régióra való koncentrációjából adódik. Bár számos autóipari gyártó és beszállító vesz részt a különböző fázisokban, vagy a nulláról fejleszt” – elemzi Augustin Brochot, a TRIGO Group innovációs és stratégiai kockázatvállalásokért felelős alelnöke.

Valójában Kína továbbra is a főszereplő az elektromos járművek és az akkumulátor-alkatrészek piacán, és uralja az akkumulátor-ellátási lánc különböző szakaszait, az anyagfeldolgozástól az akkumulátorcellák és -alkatrészek gyártásáig. A növekvő kereslet mellett ez példátlan mértékű beruházásokat szabadít fel, és növeli a zavarok kockázatát. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szerint 2022-ben az exportált elektromos autók 35 százaléka Kínából származik majd, szemben a 2021-es 25 százalékkal.

“A növekvő keresletre tekintettel a legtöbb OEM és akkumulátorgyártó saját akkumulátorgyárak építésével vagy közös vállalkozások létrehozásával tervezi a termelés konszolidálását a rugalmas ellátási lánc kiépítése érdekében” – elemzi Vitos Attila, a Global Battery & NEV Expert igazgatója.

A tapasztalt akkumulátorgyártók ugyanis gyakran tapasztalnak jelentős késedelmet a termelés beindításában és a szállítások növelésében. Az indítási fázisban pedig a gépleállások és a nyersanyaghiány váratlanul nagy hozamveszteségekhez vezethetnek.

Egy akkumulátor robbantott nézete
Egy elektromos jármű akkumulátorának/pálcikaakkumulátornak a robbantott nézete

Az ásványi anyagellátás fontos forrása

Az elektromos járművek akkumulátorai általában több száz újratölthető lítium-ion cellából állnak, amelyek egymáshoz csatlakoztatva alkotják az akkumulátorcsomagot. A lítium-ion cellák általában az elektromos járművekben leginkább használt akkumulátorok, mivel nagy sűrűségben képesek energiát tárolni, olcsók és alacsony költségűek. Általában lítiumból, kobaltból, mangánból, nikkelből és grafitból állnak.

Az akkumulátorok gyártása ezeknek a nyersanyagoknak a rendelkezésre állásától, kitermelésétől és átalakításától függ, amelyek a gyártásukhoz szükségesek. A bányászat az elkövetkező években várhatóan lassulni fog, ami az ellátási láncban válsághoz és geopolitikai válsághoz vezet. Például a nikkelellátás jelenleg korlátozott az Ukrajna és Oroszország közötti konfliktus miatt, annak ellenére, hogy Oroszország a világ harmadik legnagyobb nikkeltermelője, a globális bányászati kapacitás 13 százalékával.

Az elektromos járművek akkumulátoraihoz szükséges ásványi anyagok és egyéb nyersanyagok kínálata főként nagyon korlátozott számú földrajzi területen és erősen koncentráltan kerül kitermelésre. A 18 kritikus ásványi anyag mindegyike esetében a három legnagyobb termelő ország a világ teljes termelésének 73-98%-át ellenőrzi. A 18 ásványi anyagból 12 esetében Kína a legnagyobb termelő. Ausztrália, Brazília, a Kongói Demokratikus Köztársaság, Oroszország, Dél-Afrika és Vietnam a fennmaradó hat fő termelője. Az iparági előrejelzések szerint 2030-ra a lítium-ion akkumulátorok iránti kereslet 40 százaléka Kínából fog származni.

A fontos ásványi anyagok fő termelői

Az akkumulátorok iránti növekvő keresletet kiszolgáló, szűkös szakképzett munkaerőpiac

Az elektromos járművek gyártásának exponenciális növekedése miatt számos szakma komoly nyomás alatt áll, és munkaerőhiány van. Ez az egyik legnagyobb kihívás ezen a piacon, amely még csak most kezd kialakulni. A képzett és termelékeny munkaerő kulcsfontosságú egy gigagyár működéséhez. Például a villamosmérnökök, a vegyészmérnökök és a minőségügyi mérnökök elengedhetetlenek egy gigagyár sikeréhez

Az új gigagyárak megnyitása sokféle új munkahelyet teremt, az akkumulátorokat összeszerelő termelőmunkásoktól kezdve a minőségbiztosításért és karbantartásért felelős technikusokig. A minőségellenőrzéssel, a tanúsítási tevékenységekkel, a megfelelőségi folyamatokkal, a teszteléssel és az ellenőrzésekkel kapcsolatos készségek nagyon fontosak lesznek. Ennek oka, hogy a magasan képzett műszaki személyzet az értéklánc minden szakaszában kulcsfontosságú:

a gyártást megelőző szakaszban: a minőségi és megfelelőségi előírások teljesítése és a szükséges minőségi tanúsítványok megszerzése érdekében.

A sorozatgyártási fázisban: a gyártási folyamat során: a szakképzett személyzet kulcsfontosságú az akkumulátorgyártás minőségének garantálásához és a hatékonyság növeléséhez, hogy a termékekkel, folyamatokkal és a környezettel szemben támasztott magas követelmények teljesüljenek. A sorozatgyártás támogatásához és a folyamatok védelméhez minőségellenőrző mérnökökre és technikusokra van szükség. Ez a kapacitásigény növekedésével a helyi munkaerő iránti keresletre is hatással lesz.

az értékesítés utáni szolgáltatás területén az OEM-ekkel, forgalmazókkal és javítóműhelyekkel: a gyors helyszíni diagnosztika, a hibamód-elemzés és az egyszerű javítások iránti igény kielégítése érdekében. A szerelőknek képesnek kell lenniük arra, hogy már az úton lévő járműben azonosítsák a kiváltó okot. Ahhoz, hogy a márkakereskedésekben és szervizekben különbséget lehessen tenni, az elektromos járművekkel, és különösen az akkumulátorokkal foglalkozó, felhatalmazott személyzetnek képesnek kell lennie a nagyfeszültséggel való munkára és az akkumulátorok mélyreható diagnosztikájára; ez vonatkozik az elektromos és elektronikus orvosokra is.

A szakképzett munkaerő, különösen, ha az hazai fejlesztésű, nem csak az azonnali termelési igények kielégítését segíti, hanem a Gigafactory-t a tartós siker és az iparági kihívásokkal és fejlesztésekkel szembeni ellenálló képesség szempontjából is pozícionálja.

Akkumulátor-tesztelés

3 Megoldások az akkumulátorok minőségének garantálására és fenntartására az egész értékláncban

A felmerülő problémák leküzdése és a robusztus értéklánc elérése érdekében számos kulcsfontosságú intézkedést lehet végrehajtani:

1. Harmadik felek tapasztalatára és szakértelmére támaszkodva a jelenlegi értéklánc-kihívások leküzdése érdekében

A harmadik felek tapasztalatára való támaszkodás hatékony módja az iparágat jelenleg sújtó munkaerőhiány, valamint a globális ellátási lánc változékonysága és széttöredezettsége elleni küzdelemnek.

Ezért a TRIGO-hoz hasonló vállalatok két szinten dolgoznak:

Az eredeti gyártók és az 1. és 2. szintű alkalmazottak képzése és átképzése: a TRIGO alap- és folyamatos képzést biztosít a minőség, a működési kiválóság és az ESG területén, megerősítve az akkumulátorok minőségirányításával és a kapcsolódó szabványokkal és jogszabályokkal kapcsolatos készségeket és kompetenciákat. A TRIGO szakértelmével kilépési teszteket és termékhitelesítést is végez. A TRIGO személyre szabott képzést is kínál standard és specifikus modulok alapján.

Azáltal, hogy a szolgáltatók képzett személyzetet biztosítanak a helyszínen, kezelni tudják az ellátási lánc változékonyságát és széttagoltságát. A TRIGO rezidens mérnöki szolgáltatásaival az autóipar kenőanyagaként működik, és minden szinten megelőzi a szűk keresztmetszeteket. Valójában az értéklánc minden szereplőjének tanácsot adunk, teszteljük és képezzük őket megelőző és reaktív módon, az akkumulátorcellagyártóktól az EV- és akkumulátor-modulgyártókig.

Megelőző üzemmódban a TRIGO az akkumulátoripar szereplőinek széles körű tanácsadási és ellenőrzési szolgáltatásokat, valamint az autóipar sajátosságaihoz igazított képzéseket kínál. Reaktív üzemmódban a TRIGO speciális képzéseken keresztül biztosítja a beszállítók fejlődését.

A TRIGO előnye abban rejlik, hogy az ügyfél aktuális helyzetének megfelelően képes szakképzett személyzettel beavatkozni a gyártás előtti szakaszban, a sorozatgyártásban és akár az értékesítés utáni időszakban az OEM-eknél, a kereskedőknél és a műhelyekben.

2. Szigorú minőségellenőrzési intézkedésekbe való befektetés a gyártás során

A kiváló minőségű akkumulátorok alapja a gyártási folyamatokkal kezdődik, amelyek a pontosságot és a következetességet helyezik előtérbe. A szigorú minőségellenőrzési intézkedések a gyártás minden szakaszában elengedhetetlenek. Ez magában foglalja a nyersanyagok szigorú vizsgálatát, a gyártási folyamatok alapos ellenőrzését és a végtermék kimerítő ellenőrzését.

Az olyan fejlett technológiák segítségével, mint a gépi tanulás és a mesterséges intelligencia, nagy mennyiségű adatot lehet valós időben elemezni a minőségi szabványoktól való eltérések felismerése és korrigálása érdekében. Emellett az automatizálásba való befektetéssel minimálisra csökkenthető az emberi hiba, és biztosítható, hogy minden egyes akkumulátor megfeleljen a meghatározott teljesítmény- és biztonsági kritériumoknak.

3. Az akkumulátorok életciklus-menedzsmentjének optimalizálása

Az akkumulátorok életciklus-menedzsmentjének optimalizálása összhangban van a fenntartható fejlődési célkitűzésekkel, és elősegíti az erőforrások felelős felhasználását. Az akkumulátorok értékes anyagokat tartalmaznak, többek között olyan fémeket, mint a lítium, a kobalt és a nikkel. Az akkumulátorok életciklus-menedzsmentjének optimalizálása megfelelő újrahasznosítási és ártalmatlanítási gyakorlatok alkalmazását jelenti, ezáltal csökkentve az akkumulátor-technológiák környezeti lábnyomát. Ez hozzájárul egy olyan körforgásos gazdaság kialakításához, amelyben az erőforrásokat hatékonyan használják fel és a hulladékot minimalizálják.

Bár az akkumulátorok életciklus végi kezelése nem elterjedt, az akkumulátorok kezelésének és a jó minőség biztosításának megoldása az akkumulátorok elemzése és diagnosztizálása egy akkumulátorlaboratóriumban. A TRIGO-nál az akkumulátor klinika akkumulátor teszteket, diagnosztikát és elemzéseket kínál. Ezzel a szolgáltatással a gyanús akkumulátorok elemezhetőek és javíthatóak, függetlenül attól, hogy az akkumulátorgyártóknál vagy nálunk vannak.

Nyitott akkumulátor

Esettanulmány: az akkumulátorgyártás és a nyomon követhetőség javítása

Egy vezető francia eredetiberendezés-gyártóval együttműködve a TRIGO az elektromos akkumulátorok minőségirányításában szerzett szakértelmét a gyártó egyik franciaországi gyárába vitte.

A TRIGO szerepe az üzembe helyezéshez szükséges akkumulátorcsomagok validálásából állt, egészen a gyártás végi tesztpad telepítéséig (funkcionális tesztek és az akkumulátorcsomagok teljesítményvizsgálata). A TRIGO testre szabott funkcionális befutási eljárását a tesztpad fejlesztője rendelkezésére bocsátották. Az automatizált tesztek során a végponti tesztpad még nem működik az összes akkumulátortípus esetében, amelyeket a TRIGO egyik munkatársa még manuálisan validál.

A TRIGO technikai támogatást nyújt a belső funkciók elemzéséhez diagnosztikai kérésekkel vagy fejlesztési eszközökkel. Az észlelt hibáktól függően az akkumulátorok gyorsan felújíthatók.

Ennek érdekében nagyfeszültségű (HV) villanyszerelőket alkalmaztunk, akik a gyártócsarnokban felügyelik az akkumulátorok kihasználtságát. A nagyfeszültségű rendszerek terén szerzett szakértelmük kulcsfontosságú volt a biztonsági és minőségi előírások fenntartásához a gyártási folyamat során.

milyen intézkedéseket hajtott végre a TRIGO?

A TRIGO korrekciós intézkedési tervet hajtott végre, amely több szakaszra tagolódott, nevezetesen

1. Egy akkumulátor automatizált összeszerelése

Egy autóipari gyár automatizált gyártósorának tevékenységét követtük nyomon, hogy növeljük a kiváló minőségű akkumulátorcsomagok hozamát.

2. Nyomonkövethetőségi mérések

Két nyomonkövethetőségi ellenőrzést végeztünk az átláthatóság és az elszámoltathatóság biztosítása érdekében. Először is, egy közvetlen nyomonkövethetőségi rendszer bevezetésével magán az akkumulátoron. Másodszor, a nyomonkövethetőségi intézkedéseknek az OEM rendszerébe történő integrálásával, létrehozva egy teljes nyomonkövetési mechanizmust az összeszereléstől a végfelhasználásig.

3. A dokumentáció előkészítése

Minden egyes akkumulátorcsomaghoz részletes dokumentációt készítettünk, amely teljes körű információkat tartalmaz az akkumulátor modulokról. Ez a dokumentáció referenciaként szolgál a minőségellenőrzés, a karbantartás és az ügyfélszolgálat számára, hozzájárulva a termék általános megbízhatóságához.

4. Sorozat végi (EOL) tesztelés

A csomagolószalag végén két független tesztpaddal kialakítottunk egy robusztus EOL-tesztelési folyamatot.

A bevezetési folyamat tekintetében csak olyan akkumulátorokat hagyunk jóvá, amelyek minden EOL-teszten megfeleltek, így biztosítva, hogy minden egyes egység megfeleljen a teljesítmény, a funkcionalitás és a biztonság legmagasabb szintű követelményeinek.

milyen eredményeket hoztak ezek a küldetések, és melyek a főbb eredmények?

Termelés a rendszer telepítése és a teljesítmény növelése során
Jobb nyomon követhetőség a jobb minőségellenőrzés érdekében
Átfogó dokumentáció a karbantartás és a támogatás javítása érdekében
Szigorú sor végi tesztek az egyes akkumulátorok megbízhatóságának garantálása érdekében