Исследовательские работы по процессу переработки является частью проекта «Промышленный демонтаж батарей» (DeMoBat). Его координирует Центр цифрового производства аккумуляторных ячеек (ZDB) Института производственного машиностроения и автоматизации IPA Фраунгофера.
Роботизированная ячейка должна разобрать все компоненты аккумуляторной ячейки в соответствии с их типом. Затем она проверит, достаточно ли еще хороши комплектующие для повторного использования. Благодаря этому в один прекрасный день из использованных комплектующих можно будет создавать батареи второго срока службы.
Если уже использованные компоненты больше не подходят для этой цели, то, по крайней мере, можно использовать их химические составляющие. Отработанные батареи содержат много сырья, которое еще можно использовать, например, никель, кобальт, марганец или литий. Чтобы добраться до них, сначала нужно разобрать батарею. Провода, кабели, заглушки, уплотнения, винты, аккумуляторные ячейки, электронные компоненты и кронштейны должны быть демонтированы.
Сложность заключается в том, что работу должен выполнять не рабочий, а промышленный робот. Это тем более сложно, что автомобильные батареи не стандартизированы. Разные марки автомобилей, даже разные модели, содержат разные блоки хранения энергии. Поэтому система демонтажа должна быть очень гибкой.
Рабочей поверхностью служит стол размером два на три метра с гибкой системой зажимов, способной прочно удерживать самые разные батареи. Там робот сначала должен открыть крышку, открутив винты. Интеллектуальная обработка изображений показывает ему путь. Но это не всегда срабатывает, потому что после десяти лет пребывания на ветру и в непогоду некоторые винты подвергаются коррозии и уже не могут быть откручены. Благодаря машинному обучению робот должен на ранней стадии распознать, может ли он достичь цели с помощью отвертки или ему придется достать фрезу.
«Конечно, можно было бы и сразу использовать фрезу», — говорит Лоренц Хальт. Он отвечает за эту часть исследовательского проекта в отделе роботов и систем помощи в IPA Фраунгофера. «Но это не оптимальная стратегия, потому что при этом образуется металлическая стружка, которая может привести к короткому замыканию и в конечном итоге к пожару».
Однако установка оборудована и для таких случаев: При возникновении пожара шиберная заслонка быстро убирает все детали с рабочего стола в ванну для тушения.
Хальт и его команда разработали различные новые инструменты. Роботизированная ячейка снимает пломбы с помощью своеобразного консервного ножа. Инструмент для извлечения склеенных ячеек батареи напоминает мини-домкрат. Изобретательность также требуется для работы с кабелями и штекерами, которые трудно захватить.
Исследовательский проект DeMoBat продлится в общей сложности три года. Половина из них только что закончилась. Промежуточные результаты многообещающие, говорит IPA Фраунгофера. Первый демонстрационный аппарат для переработки батарей будет представлен этой осенью. «В будущем мы также хотели бы разработать решения, которые позволят перерабатывать восстановленные и все еще неповрежденные компоненты батареи для дальнейшего жизненного цикла и собирать их в новую систему», — говорит руководитель проекта Макс Вебер.
Вопрос утилизации батарей становится все более актуальным. В прошлом году около 13 процентов новых автомобилей в Германии уже были оснащены электроприводом, иногда в сочетании с двигателем внутреннего сгорания. Согласно прогнозам, к 2030 году на дорогах мира может появиться почти 50 миллионов электромобилей, объясняет IPA Фраунгофера. Срок службы аккумулятора в электромобиле в среднем составляет около десяти лет.
В то время как переработка солнечных панелей уже налажена, процессы переработки батарей все еще находятся в зачаточном состоянии.
Источник: https://www.solarserver.de/2021/11/04/roboter-zelle-demontiert-vollautomatisch-batterien-fuer-recycling/