EN
Швидкі посилання
Дотримання міжнародних стандартів безпеки, зокрема UL 2580 від 2023 року для акумуляторів електромобілів (EV), має велике значення для зменшення ризиків. Ці стандарти передбачають проведення різноманітних суворих випробувань акумуляторів у надто жорстких умовах. Перевіряється, як елементи витримують високу температуру, фізичні пошкодження та електричні навантаження. Лідерські виробники акумуляторів розробили кілька рівнів систем захисту. Деякі використовують сепаратори, покриті керамічними матеріалами, щоб запобігти росту небезпечних дендритів. Інші впроваджують спеціальні електроліти, стійкі до займання, що допомагає контролювати небезпечне підвищення температури. Такі заходи щодо безпеки зовсім не є факультативними, оскільки відмова акумуляторів може реально загрожувати життю людей або спричинити серйозні проблеми для критично важливих служб, таких як енергомережі та транспортні системи.
Управління якістю сьогодні — це не просто отримання сертифікації ISO 9001. Топові виробники фактично інтегрують статистичний контроль процесів у всі свої операції, охоплюючи все — від покриття електродів аж до збирання елементів та циклів формування. Контроль рівня вологості нижче 10 частин на мільйон і слідкування за наявністю частинок у сухих кімнатах допомагає запобігти прихованим проблемам, перш ніж вони вплинуть на надійність продукту в майбутньому. Деякі недавні дослідження 2023 року також показали цікавий результат: постачальники верхнього рівня, які повністю перейшли на автоматичну оптичну інспекцію, зафіксували зниження кількості відмов у експлуатації майже на дві третини порівняно з компаніями, які досі покладаються на випадкові вибіркові перевірки. Це демонструє, чому саме зараз так важливі підходи, що ґрунтуються на даних. Коли компанії відстежують кожен етап — від сировини до готових акумуляторних блоків — це значно прискорює та спрощує виявлення джерел проблем під час аудитів.
Сучасні системи машинного навчання обробляють величезні обсяги експлуатаційних даних, зокрема такі показники, як коливання напруги, зміни температури окремих компонентів і детальні дані про імпеданс, щоб прогнозувати момент виходу обладнання з ладу. Згідно з нещодавніми дослідженнями, опублікованими в журналі Journal of Power Sources минулого року, ці моделі можуть виявляти проблеми з точністю близько 92 відсотків. Найбільш вражає те, що вони фіксують перші тривожні сигнали за кілька тижнів до події — щось таке, що жоден людський інспектор не помітив би, доки не було б уже запізно. У поєднанні з технологією цифрових двійників для моделювання такий прогнозний аналіз дозволяє інженерним командам усувати конструкційні недоліки ще до того, як вони перетворяться на серйозні проблеми. Виробники повідомляють про скорочення гарантійних претензій майже на половину в деяких галузях після впровадження цих розумних систем моніторингу.
Надмірна залежність від одного регіону у постачанні стратегічних мінералів створює серйозні проблеми в ланці постачання. Візьмемо кобальт як приклад — близько 70 відсотків усього кобальту видобувається в Демократичній Республіці Конго, або скорочено ДРК. Проте політична ситуація там не є стабільною, що призводить до постійних перебоїв у поставках і різких коливань цін. Коли компанії надто залежать від таких концентрованих джерел, вони піддаються ризику зупинки виробництва, юридичних ускладнень та пошкодження свого бренду. Саме тому диверсифікація джерел мінералів у різних географічних локаціях стає абсолютно необхідною для того, щоб виробники могли ефективно працювати й адаптуватися до змін на ринку.
Топові виробники все частіше звертаються до технології блокчейн для відстеження мінералів від шахт до заводів, що допомагає вирішувати серйозні проблеми, такі як експлуатація дитячої праці в малих гірничодобувних операціях та екологічна шкода, спричинена погано регульованою видобувною діяльністю. Незалежні перевірки через програми, як Responsible Minerals Initiative, допомагають переконатися, що ці процеси відповідають глобальним стандартам щодо прав працівників і охорони навколишнього середовища. Оскільки інвестори все більше турбуються про етичність своїх портфелів, а клієнти вимагають доказів того, що компанії справді виконують обіцянки щодо сталого розвитку, прозора документація на всьому шляху постачання акумуляторів стала абсолютно необхідною для конкурентоспроможності на сучасному ринку.
Багато прогресивних виробників оригінального обладнання зараз працюють безпосередньо з сертифікованими гірничодобувними підприємствами в Канаді, Австралії та окремих частинах Марокко, щоб зменшити залежність від політично нестабільних регіонів у постачанні сировини. Групи, такі як Fair Cobalt Alliance, демонструють реальні результати, коли компанії об'єднуються, щоб вирішувати проблеми кардинально, забезпечуючи безпечніші умови праці та захищаючи місцеві екосистеми, де видобувають мінерали. У той же час спостерігається зростання інвестицій у системи переробки, які дозволяють відновлювати близько 90–95% цінних металів із використаних акумуляторів, зокрема кобальту, нікелю та літію. Це не лише зменшує потребу у новому видобутку, але й допомагає виробникам випереджати регуляторні зміни, які очікуються в найближчому майбутньому, особливо з огляду на нові правила, запропоновані Європейським Союзом щодо стандартів виробництва акумуляторів.
По всьому світу уряди все активніше просувають правила економіки замкнутого циклу, перетворюючи їх на реальні закони, які обов'язкові для виконання. Закони про розширену відповідальність виробників (EPR) фактично змушують компанії займатися збором старих акумуляторів, їх правильним сортуванням і забезпеченням переробки. У деяких місцях встановлено досить амбітні цілі — досягти рівня відновлення до 90 відсотків саме для тих літій-іонних акумуляторів, від яких ми зараз так багато залежимо. Якщо компанії не дотримуються цих норм, вони стикаються з серйозними наслідками. Згідно з новою Директивою ЄС 2023 року, штрафи можуть перевищувати 40 тисяч євро за кожне порушення правил. Що це означає насправді? Такі політики допомагають скоротити потребу у видобутку сировини з копальень. Менше видобутку означає менше знищених природних середовищ, менше забруднених джерел води та загалом знижене енергоспоживання під час процесів видобутку.
Регламент ЄС щодо акумуляторів від 2023 року встановлює суворі стандарти сталого розвитку, яких мають дотримуватися виробники, зокрема обов’язкове повідомлення про викиди вуглекислого газу та конкретні цілі щодо вмісту вторинної сировини. До 2030 року акумулятори повинні містити принаймні 12% переробленого кобальту та 4% переробленого літію. Ці правила поширюються на всі акумулятори, що продаються на ринку ЄС, що змусило компанії за межами Європи повністю переглянути підходи до закупівлі матеріалів, функціонування заводів і ведення документації. Згідно з дослідженням інституту Понемона, більшість постачальників стикаються з витратами на відповідність вимогам у середньому близько 740 000 доларів США кожен. З наближенням строку 2027 року, коли планується заборона на імпорт несумісних акумуляторів, спостерігаються значні зміни у проектуванні продуктів у всьому світі. Цифрові паспорти продуктів, що відстежують усе — від сировини до утилізації наприкінці терміну експлуатації, — стали обов’язковим елементом будь-якого серйозного плану розробки акумуляторів сьогодні.
Останні досягнення в технологіях переробки роблять значний внесок як у підвищення ефективності, так і у зниження вартості. Наприклад, пряме рециклування катодів дозволяє зберегти близько 95% матеріалів порівняно з традиційними методами плавлення. Тим часом гідрометалургійні методи можуть видобувати літій практично ідеальної чистоти (близько 99%) за допомогою досить ефективних хімічних реакцій у водному середовищі. Також спостерігається зростаюча тенденція до повторного використання старих акумуляторів електромобілів як систем зберігання енергії для електромереж, що фактично подвоює їхній корисний термін експлуатації, додаючи від 8 до, можливо, навіть 12 додаткових років, перш ніж їх знову потрібно буде направити на переробку. І не варто забувати про автоматизовані системи демонтажу, які обробляють понад 100 тисяч одиниць щороку. Ці покращення також значно зменшують викиди вуглецю — приблизно на половину порівняно з виробництвом усього з нуля.
Щоб збільшити виробництво батарей, щоб до 2025 року вони мали очікуваний річний зростання на 35%, необхідно звернути увагу на деталі на всіх рівнях. Подумайте про такі речі, як отримання покриття електродів на нанометровому рівні, або забезпечення заповнення електролітів в межах мікронних толерантності. Коли обсяги виробництва зростають, є й більша ймовірність виникнення теплових проблем, якщо дрібні дефекти не виявляються на ранній стадії. Кращі виробники використовують ці передові системи SPC, які контролюють понад 200 різних параметрів для кожної клітини, що допомагає їм підтримувати дефектні показники нижче 0,5 частини на мільйон. І, що цікаво, технологія зору, що базується на штучному інтелекту, починає виявляти ті крихітні проблеми з роздільником, які звичайні інспектори просто не можуть побачити своїми очима. Це означає більш безпечні батареї, зберігаючи при цьому швидкість виробництва, яка потрібна.
Системи автоматизації в поєднанні з технологією цифрового двійника змінюють те, як гігафабрики працюють щодня. Ці віртуальні моделі можуть запускати симуляції процесів на виробничих лініях, таких як нанесення електроліту та розподіл тепла, зі швидкістю, приблизно в десять тисяч разів швидшою, ніж реальне тестування, що скорочує періоди перевірки близько на сімдесят відсотків, згідно з даними галузевих звітів. Роботи спільно укладають електродні шари з надзвичайною точністю, хоча точні вимірювання можуть варіюватися залежно від технічних характеристик обладнання. Тим часом розумні датчики відстежують умови всередині сушильних камер протягом змін. Коли апаратне забезпечення поєднується з програмними рішеннями такого типу, це допомагає зменшити кількість помилок, допущених під час делікатних виробничих операцій. Крім того, фабрики отримують попередження про потенційні поломки ще до їх виникнення, що дозволяє економити близько тридцяти відсотків часу від несподіваних простоїв у великомасштабних операціях, як показано в останніх кейс-дослідженнях від виробників акумуляторів.
Швидкий вихід продуктів на ринок означає налагоджені логістичні операції, які працюють чітко, особливо у разі обмежених матеріалів по всьому світу. Підхід just-in-sequence забезпечує надходження деталей саме тоді, коли вони потрібні під час збирання, що може звільнити близько 18 відсотків коштів, які інакше залишалися б у запасах. Що стосується упаковки, модульні конструкції, такі як стандартні компонування cell-to-pack, допомагають скоротити зайве місце під час транспортування приблизно на 22%, а також краще захищають делікатні компоненти від ударів. Використання технології блокчейн дає компаніям контроль у понад 15 точках їхніх ланцюгів постачання. Це дозволяє відстежувати все — від сировини до фінального збирання продукту. Навіть за наявності непередбачуваних проблем з доставкою такий рівень прозорості допомагає підтримувати своєчасні поставки на рівні близько 98 відсотків.