EN
БЪРЗИ ВРЪЗКИ
Следването на международните стандарти за безопасност, особено UL 2580 от 2023 г. за батерии на ЕП, е изключително важно за намаляване на рисковете. Стандартите изискват разнообразни строги тестове върху батериите при твърде сурови условия. Проверява се как клетките издържат на топлина, физически повреди и електрически напрежения. Водещите производители на батерии са разработили няколко нива защитни системи. Някои използват сепаратори, покрити с керамични материали, за да спрат досадните дендрити да растат през тях. Други вграждат специални електролити, които се съпротивляват на запалване, което помага за контролиране на опасните температурни скокове. Такива мерки за безопасност изобщо не са по избор, тъй като повреди в батериите могат реално да поставят хора в опасност или да причинят сериозни проблеми за жизненоважни услуги като електрическите мрежи и транспортните системи.
Управлението на качеството днес не се свежда само до получаване на сертификат ISO 9001. Водещите производители всъщност интегрират статистически контрол на процесите в цялата си дейност, обхващайки всичко – от покритията на електродите чак до сглобяването на клетките и циклите на формиране. Постоянният мониторинг на нивата на влага под 10 части на милион и следенето на наличие на частици в сухите стаи предотвратява скрити проблеми, преди те да повлияят на надеждността на продукта в бъдеще. Наскорошно проучване от 2023 г. показа още един интересен резултат. Доставчиците от първа категория, които преминаха напълно към автоматизирана оптична инспекция, отбелязаха намаление на отказите в полето с почти две трети в сравнение с компании, все още разчитащи на случайни извадкови проверки. Това показва колко важно значение имат днес подходите, базирани на данни. Когато компаниите проследяват всеки етап – от суровините чак до готовите батерийни пакети, установяването на източника на проблеми по време на одити става много по-бързо и лесно.
Съвременните системи за машинно обучение обработват огромни количества оперативни данни днес, включително неща като промени в напрежението, температурни колебания в отделните компоненти и детайлни показания за импеданс, за да предсказват кога ще започне повреда на оборудването. Според последно проучване, публикувано в списание Journal of Power Sources миналата година, тези модели могат да засичат проблеми с точност от около 92 процента. Наистина впечатляващо е, че те улавят ранни предупредителни сигнали седмици предварително — нещо, което никакъв човек инспектор не би забелязал, докато не стане твърде късно. Когато се комбинират с технологията цифров двойник за целите на симулация, този вид прогнозна информация позволява на инженерните екипи да отстраняват конструктивни дефекти, преди те да се превърнат в сериозни проблеми. Производителите съобщават за намаляване на гаранционните искове почти наполовина в някои индустриални среди след внедряването на тези интелигентни решения за наблюдение.
Повишаването на прекалено голямо доверие към един регион за жизненоважни минерали създава сериозни проблеми в веригата за доставки. Вземете кобалта като пример – около 70 процента от целия кобалт идва от Демократична република Конго, или накратко ДРК. Но нещата там политически не са точно стабилни, което води до постоянни прекъсвания в доставките и кара цените да се покачват рязко нагоре и надолу. Когато компаниите разчитат толкова силно на тези концентрирани източници, те попадат в риск от спирания на производството, правни проблеми и щети за имиджа си. Затова диверсифицирането на набавянето на минерали от различни локации става абсолютно необходимо, ако производителите искат да продължават плавно да функционират и да останат гъвкави, когато пазарите се променят.
Водещите производители все повече използват блокчейн технологията за проследяване на минерали от мините чак до фабриките, което помага за решаване на сериозни проблеми като детски труд в малки миньорски операции и екологични щети, причинени от слабо регулирани методи на копаене. Независими проверки чрез програми като Инициативата за отговорни минерали гарантират тези процеси да спазват глобални стандарти относно правата на работниците и опазването на околната среда. Докато инвеститорите стават все по-загрижени за етичността на своите портфолиа, а клиентите искат доказателства, че компаниите наистина изпълняват своите ангажименти за устойчивост, ясната документация по веригите за доставка на батерии е станала абсолютно задължителна за запазване на конкурентоспособността на днешния пазар.
Много напредничави производители на оригинални компоненти вече работят директно с сертифицирани минни операции в Канада, Австралия и части от Мароко, за да намалят зависимостта си от политически нестабилни региони за суровини. Групи като Алианса за честен кобалт показват реални резултати, когато компании обединят усилия, за да решат проблемите начело, като правят работните места по-безопасни и защитават местните екосистеми, където се извличат минерали. В същото време се наблюдава увеличение на инвестициите в системи за рециклиране, които могат да възстановяват около 90–95% от ценни метали от използвани батерии, включително кобалт, никел и литий. Това не само намалява нуждата от ново минно добиване, но и помага на производителите да останат пред регулаторни промени, които предстоят, особено с нови правила, предложени от Европейския съюз относно стандарти за производство на батерии.
По целия свят правителствата все по-настоятелно насърчават правилата за кръгова икономика, като ги превръщат в действащи закони, които задължително трябва да се спазват. Законите за разширена отговорност на производителя (EPR) по същество принуждават компаниите да поемат отговорност за събирането на стари батерии, тяхното правилно сортиране и гарантиране на рециклирането им. Някои страни са поставили доста амбициозни цели, като например до 90 процента степен на възстановяване специално за литиево-йонните батерии, от които днес силно зависим. Ако компаниите не спазват тези правила, те поемат сериозни последици. Според новата Директива на ЕС от 2023 година, глобите могат да надхвърлят 40 хиляди евро за всяко нарушение. Какво означава това в практиката? Подобни политики помагат за намаляване на нуждата от добив на сурови материали от мини. По-малко минно дело означава по-малко унищожени местообитания, по-малко замърсени водоизточници и изобщо по-ниско енергийно потребление по време на процесите на добив.
Регламентът на ЕС за батериите от 2023 г. задава строги стандарти за устойчивост, които производителите трябва да спазват, включително задължително докладване на въглеродния отпечатък и конкретни цели за съдържание на рециклирани материали. До 2030 г. батериите трябва да съдържат поне 12% рециклиран кобалт и 4% рециклиран литий. Тези правила се прилагат за всяка батерия, продадена на пазара на ЕС, което означава, че компании извън Европа са принудени напълно да премислят начина, по който осигуряват суровини, управляват заводите си и водят документация. Според проучване на Института Понеман, повечето доставчици са изправени пред разходи за спазване на изискванията, средно около 740 000 щатски долара на компания. С наближаването на крайния срок през 2027 г. за забрана на вноса на несъответстващи батерии, наблюдаваме значителни промени в начина на проектиране на продукти по света. Дигиталните паспорти за продукти, които проследяват всичко – от суровините до унищожаването в края на живота, – днес са станали задължителен елемент във всеки сериозен план за развитие на батерии.
Последните постижения в технологиите за рециклиране правят големи крачки както по отношение на ефективността, така и на икономичността. Например, директният метод за рециклиране на катода запазва около 95% от материалите непокътнати, в сравнение с това, което се случва при обикновените методи чрез топене. Междувременно хидрометалургичните подходи могат да извличат литий с почти перфектна чистота (около 99%) чрез доста ефективни химически реакции във водна среда. Съществува също все по-разпространена тенденция стари батерии от електрически превозни средства да получават втори шанс като решения за съхранение на енергия за електроенергийни мрежи, което всъщност удвоява тяхния полезен живот с още 8 до може би дори 12 допълнителни години, преди да се нуждаят от окончателно рециклиране. И нека не забравяме автоматизираните системи за демонтаж, които обработват добре над 100 хил. единици всяка година. Тези подобрения допринасят и за значително намаляване на въглеродния отпечатък – с около половината в сравнение с производството от първоначални материали.
Увеличаването на производството на батерии, за да се посрещне очакваният годишен ръст от 35% до 2025 г., изисква внимание към детайла на всички нива. Помислете за неща като постигане на точно правилните покрития на електродите на ниво нанометри или осигуряване на пълнене на електролитите в строги микронни допуски. Когато обемите на производството нараснат, също така се увеличава и вероятността от топлинни проблеми, ако миниатюрни дефекти не бъдат засечени навреме. Най-добрите производители използват напреднали SPC системи, които следят над 200 различни параметъра за всяка отделна клетка, което им помага да поддържат нива на дефекти под 0,5 бройки на милион. Интересно е, че технологиите за визуален контрол, задвижвани от изкуствен интелект, започват да засичат онези миниатюрни проблеми с разделителите, които обикновените инспектори просто не могат да видят само с очите си. Това означава по-безопасни батерии като цяло, при все че скоростите на производство се запазват на необходимото ниво.
Автоматизираните системи в комбинация с технологията за цифров двойник променят начина, по който гигафабриките функционират всекидневно. Тези виртуални модели могат да извършват симулации на процеси от производствената линия, като прилагане на електролит и модели на топлинно разпределение, със скорост, около десет хиляди пъти по-бърза от реалното тестване, което според индустриални доклади съкращава периодите на валидиране с приблизително седемдесет процента. Роботите работят заедно, подреждайки слоеве електроди с изключителна точност, макар че точните измервания да варират в зависимост от техническите характеристики на оборудването. Междувременно умни сензори следят условията в стаите за сушене по време на цялата смяна. Когато хардуерът се комбинира със софтуерни решения като това, се намаляват грешките, допускани по време на деликатни производствени етапи. Освен това фабриките получават ранни предупреждения за потенциални повреди още преди те да се случат, което спестява около тридесет процента от непредвиденото време на прекъсване в големи операции, както се вижда от скорошни казуси на производители на батерии.
Пускането на продуктите на пазара по-бързо изисква логистични операции, които работят синхронно като часовник, особено когато се работи с ограничени материали по света. Подходът just-in-sequence осигурява компонентите да пристигнат точно когато са необходими по време на сглобяването, което може да освободи около 18 процента от парите, които иначе биха стояли в запаси. Когато става въпрос за опаковка, модулните конструкции като стандартните cell-to-pack конфигурации помагат да се намали загубата на пространство при транспортирането с около 22%, а също така по-добре предпазват чувствителните компоненти от удари. Използването на блокчейн технология дава на компаниите видимост над повече от 15 точки в техните вериги на доставки. Това им позволява да проследяват всичко – от суровините чак до окончателната сглобка на продукта. Дори и при непредвидими проблеми с пратките, този вид прозрачност помага да се поддържа своевременно доставяне от порядъка на около 98 процента през повечето време.