Le processus complexe de fabrication des batteries utilisées dans les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie nécessite des capteurs à de nombreux postes. Ceux-ci fournissent des signaux pour contrôler les processus, protéger les postes d'assemblage et assurer l'assurance qualité intégrée. Chez SICK, le fabricant ou l'exploitant du système peut se procurer tous les capteurs auprès d'un seul et même fournisseur. Cela offre des avantages évidents pour le processus, la sécurité, la qualité et la productivité de la production de batteries.
Solutions innovantes de capteurs pour la production de batteries : aperçu de la production de cellules
5 mai 2025
Marché futur de la production de batteries
Au cours des prochaines années, tous les marchés concernés devraient connaître une forte augmentation de la production et de la vente de véhicules électriques. Selon les prévisions, environ 80 % des véhicules neufs seront équipés d'un moteur électrique d'ici 2030. Cela se traduit par un besoin annuel en batteries d'environ 60 millions de véhicules, ce qui nécessitera la construction de nombreuses « gigafactories » en plus de celles qui existent déjà.
La vente de véhicules à moteur à combustion interne devrait prendre fin dans l'UE en 2035. En Chine, le plus grand marché automobile, tous les véhicules seront alors alimentés par des « nouvelles énergies ». Cela signifie que le nombre de batteries nécessaires à l'industrie continuera d'augmenter après 2030. De plus, les systèmes de batteries pour le stockage stationnaire d'énergie constitueront la base de la gestion de la transition énergétique. Ce marché connaîtra également une forte croissance.
Un processus complexe
La production de batteries est extrêmement complexe : le processus, qui va de l'électrode à la cellule, puis au module et enfin au pack de batteries complet, nécessite de nombreuses étapes individuelles et des normes de qualité élevées doivent être respectées à chaque étape. Compte tenu des quantités requises, un haut degré d'automatisation est indispensable. La production des gigafactories doit être à la hauteur, d'autant plus que la pression économique est forte : les clients de l'industrie automobile s'attendent à une baisse constante des « prix cibles » par kWh.
Une qualité élevée sans temps d'arrêt
Pour ces raisons, les exploitants des gigafactories ne se contentent pas de veiller à ce que la production se déroule sans temps d'arrêt, ils en dépendent également. Les rebuts doivent également être évités, c'est-à-dire détectés et éjectés immédiatement. C'est pourquoi les différentes étapes du processus nécessitent un contrôle qualité intégré. Enfin, les normes et standards de sécurité des machines applicables sur le site de l'usine de batteries doivent être pris en compte. La technologie de sécurité ne doit pas nuire à la productivité. Au contraire, une technologie de sécurité intelligente et parfaitement adaptée au processus est indispensable pour garantir une productivité sûre.
Objectif : réduire la complexité
L'un des principaux objectifs des fabricants de machines et des fournisseurs clés en main est d'offrir à leurs clients des systèmes avec des processus de production stables. En termes de conception, cela signifie : contrôler les processus et réduire la complexité. Au niveau des capteurs, cet objectif sera atteint grâce à une technologie de capteurs de haute qualité provenant d'un seul et même fournisseur.
Fournisseur complet de technologies de capteurs – par exemple dans la production de cellules
Différentes technologies de capteurs sont disponibles pour de nombreuses tâches dans la production de batteries, par exemple dans la production de cellules. Les principaux composants de la cellule (électrodes et feuilles séparatrices) sont traités ici à grande vitesse sous forme de produits en rouleaux.
Les neuf exemples d'application suivants illustrent les tâches réalisées par les capteurs de SICK :
Neuf exemples d'application pour les solutions de capteurs dans la production de cellules de batterie
1er Exemple d'application : Les barrières immatérielles de sécurité deTec4 avec contrôleur de sécurité Flexi Compact sont idéales pour le contrôle d'accès aux unités d'enroulement à grande vitesse. Les points d'accès pour les employés de la logistique ou les systèmes AGV permettent d'introduire de nouveaux rouleaux de film et doivent être sécurisés.
2e Exemple d'application : de nombreuses machines fermées sont rendues accessibles par des portes de protection. Les dispositifs de verrouillage de sécurité flexLock, également combinés à des contrôleurs de sécurité Flexi Compact, surveillent ces portes de protection.
3e Exemple d'application : la mesure de l'épaisseur du revêtement des électrodes à plusieurs stations, par exemple après le calandrage, nécessite des fréquences de mesure très élevées (jusqu'à 80 kHz) avec une précision de mesure de l'ordre du micromètre. Les capteurs de mesure de déplacement OD5000 sont utilisés ici.
4e Exemple d'application : capteur de vision 2D InspectorP61x démontre ses avantages dans le contrôle qualité intégré au processus des parafoudres à électrodes : une détection précise et un éclairage intégré dans un espace d'installation minimal permettent des mesures de distance précises. L'ajout d'outils d'apprentissage profond directement sur la caméra résout les tâches complexes de prétraitement des images pour le contrôle qualité.
5e Exemple d'application : Le capteur de mesure de déplacement OD2000 mesure la hauteur des rouleaux lors de leur déroulement et émet un signal pour le changement de rouleau (contrôle du film résiduel) – avec des plages de mesure allant jusqu'à 1,20 m et une répétabilité allant jusqu'à 0,1 µm.
6e Exemple d'application : La détection intégrée des déchirures et des trous dans les films à grande vitesse est essentielle. Cette tâche est assurée par la grille lumineuse de mesure MLG-2 afin de garantir la poursuite du traitement des bandes de film de haute qualité et d'éviter toute interruption du processus.
7e Exemple d'application : les capteurs linéaires de la série AS30 conviennent pour le guidage des bords des films d'électrodes et de séparation. Si les bords de plusieurs films doivent être détectés simultanément, il est possible d'utiliser le MLG-2 WebChecker.
8e Exemple d'application : pour détecter les marquages à l'extrémité du film ou les revêtements défectueux, les éléments suivants sont utilisés pour détecter le ruban de raccordement : capteur de couleur CSS avec une grande distance de mesure (jusqu'à 500 mm) et le capteur de contraste KTS Prime avec technologie Twin Eye pour une détection optimale du contraste, même avec des matériaux flottants.
9e Exemple d'application : si les processus roll-to-roll nécessitent une mesure précise de la position ou de la vitesse, le capteur de mouvement de surface laser SPEETEC 1D est utilisé. Le principe de mesure sans contact protège les surfaces sensibles du matériau de l'électrode.
Conclusion : réfléchir ensemble à la productivité, à la qualité et à la sécurité des machines
Les solutions de capteurs pour la production cellulaire couvrent les domaines de la productivité/du contrôle des systèmes (par exemple, détection des bords de bande, contrôle du film résiduel), de la qualité (détection des fissures et des trous, mesure de la distance des électrodes) et de la sécurité des machines (contrôle d'accès, protection des zones dangereuses).
Les capteurs n'apportent pas seulement une valeur ajoutée au niveau du capteur ou de la machine. Leur intégration dans le système de contrôle global (par exemple via Ethernet, IO-Link, etc.) et dans des systèmes MES et ERP de niveau supérieur permet une transparence et une disponibilité des données tout au long de la chaîne de valeur.
De plus, les solutions de suivi et de traçabilité de SICK génèrent des données et des informations qui permettent une détection, une identification et un traçage sans faille du produit et du matériau dans la chaîne de processus en réseau. Grâce à la traçabilité ainsi créée, les données des capteurs et des machines deviennent une condition préalable à l'optimisation de la qualité et de l'efficacité sur la base des données. Les systèmes de capteurs de SICK sont donc une condition préalable importante pour une production de batteries hautement productive et intelligente à l'avenir.
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