Soluciones de sensores innovadoras para la fabricación de baterías: una mirada a la producción de células

05-may-2025

En el complejo proceso de fabricación de baterías para vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía se necesitan sensores en muchas estaciones. Estos emiten señales para el control de los procesos, protegen los puestos de montaje y se encargan del aseguramiento integrado de la calidad. Con SICK, los fabricantes o empresas explotadoras de instalaciones pueden adquirir todos los sensores de un mismo proveedor, lo que ofrece notables ventajas para el proceso, para la seguridad, para la calidad y también para la productividad en la producción de baterías. 

El mercado del futuro en la producción de baterías 

En los años venideros se espera un importante aumento de la producción 
y la venta de vehículos eléctricos en todos los mercados relevantes. Según los pronósticos, en el año 2030 un 80 % aproximado de los nuevos vehículos incorporarán accionamiento eléctrico. Esto supone una demanda anual de baterías para unos 60 millones de vehículos, para cuya fabricación harán falta bastantes más gigafactorías que las que existen ahora. 
 
En el año 2035 finaliza definitivamente la venta de vehículos con motor de combustión en la Unión Europea. En China, el gran mercado automovilístico, todos los vehículos deberán ser alimentarse de la “new energy”. Esto significa que el número de baterías necesarias seguirá aumentando después de 2030. Además, los sistemas de baterías para las instalaciones fijas de almacenamiento de energía constituyen la forma de evitar la vuelta de los combustibles fósiles dentro de este cambio energético. Este mercado también va a experimentar un fuerte crecimiento. 
 
The increasing demand for electric vehicles and energy storage systems is driving significant growth in the battery market.
The increasing demand for electric vehicles and energy storage systems is driving significant growth in the battery market.

Un proceso complejo 

La fabricación de baterías es extraordinariamente compleja. El proceso desde el electrodo hasta la célula para llegar hasta el módulo y a un paquete de baterías completo requiere muchos y diversos pasos y en cada uno de ellos deben garantizarse unos altos estándares de calidad. Debido a las cantidades requeridas es obligatorio contar con un alto grado de automatización. Igualmente alto debe ser también el rendimiento de las gigafactorías, ya que la presión económica es elevada: los clientes en la industria del automóvil demandan unos objetivos de precios siempre a la baja. 
 

Máxima calidad sin paradas 

Por este motivo, las empresas explotadoras de las gigafactorías ya no es que tiendan a una producción sin tiempos de inactividad, es que dependen de ella. También deben evitarse los productos defectuosos, estos deben detectarse y ser expulsados de inmediato. Y por último, aunque no menos importante, deben considerarse los estándares y normas sobre seguridad de las máquinas que estén en vigor en el lugar de producción. Los sistemas de seguridad no solamente deben evitar interferir con la productividad. Por el contrario, una técnica de seguridad inteligente y adaptada con exactitud a los procesos genera una productividad segura. 
 

Objetivo: reducir la complejidad 

Entre los objetivos centrales de los fabricantes de máquinas y los proveedores de soluciones llave en mano 
está el ofrecer a sus clientes unos procesos de producción estables. Trasladado al plano constructivo, esto se traduce en controlar los procesos y reducir la complejidad. En el plano de los sensores, este objetivo se consigue utilizando sensores de alta calidad y de un único proveedor. 
 
The complex battery manufacturing process requires high automation and integrated quality controls to ensure uninterrupted production.
Los sensores aportan un incremento de la calidad y de la productividad en la producción de baterías
The complex battery manufacturing process requires high automation and integrated quality controls to ensure uninterrupted production.
Los sensores aportan un incremento de la calidad y de la productividad en la producción de baterías

Proveedor completo de sensores, por ejemplo, para la producción de células 

Para muchas tareas en la producción de baterías se puede elegir entre distintas opciones de sensores. Por ejemplo, para la fabricación de células, en donde se procesan los componentes esenciales de la célula (láminas de electrodos y separadoras) a alta velocidad y partiendo de material en rollos. 
 
A continuación se mostrarán nueve breves ejemplos de aplicación que se resuelven con sensores de SICK.
 

Nueve ejemplos de aplicación para soluciones de sensores en la producción de células de baterías 

1er ejemplo de aplicación: para el control de acceso a las unidades de bobinado rápido son adecuadas las cortinas fotoeléctricas de seguridad deTec4 con el controlador de seguridad Flexi Compact. Los accesos para empleados de logística o los sistemas de transporte sin conductor permiten añadir nuevos rollos de lámina y deben estar protegidos.   
 
2º ejemplo de aplicación: muchas máquinas con cerramiento cuentan con acceso a través de puertas protectoras. Los bloqueos de seguridad flexLock, igualmente en combinación con controladores de seguridad Flexi Compact, se encargan de la supervisión de estas puertas. 
 
3er ejemplo de aplicación: la medición de espesor de los recubrimientos de electrodos en muchas estaciones (por ejemplo, después del calandrado), requiere las máximas frecuencias de medición (hasta 80 kHz) con una precisión de medición de hasta tan solo unos pocos milímetros. Para ello se emplean los sensores de medición del desplazamiento OD5000
 
4º ejemplo de aplicación: en el control de calidad integrado en el proceso de los descargadores de electrodos, el sensor de visión 2D InspectorP61x destaca por sus ventajas: la detección precisa y la iluminación integrada en un mínimo espacio de montaje permiten unas mediciones de precisas de la distancia. La extensión con herramientas de Deep Learning en la propia cámara resuelve numerosas tareas de procesamiento de la imagen para el control de calidad. 
 
SICK's sensor solutions ensure efficient and safe battery cell production through access controls and quality checks.

5º ejemplo de aplicación: El sensor de medición de desplazamiento OD2000 mide la altura de los rodillos al desenrollarse y da la señal para un cambio de rodillo (control de lámina restante), con rangos de medición de hasta 1,20 m y con una repetibilidad de hasta 0,1 µm. 

6º ejemplo de aplicación: Es imprescindible contar con una detección integrada de roturas y agujeros de la lámina en rápido desplazamiento. De esta tarea de medición se encarga la rejilla fotoeléctrica MLG-2, a fin de garantizar la calidad de las bandas de lámina de valiosa calidad. Y también de evitar que haya cortes en el proceso. 
 
7º ejemplo de aplicación: Para la regulación del borde de la banda de las láminas de electrodos y separadores son indicados los sensores Array de la serie AS30, así como, cuando deben detectarse los bordes de banda de varias bandas simultáneamente, el MLG-2 WebChecker
 
The OD2000 measures roll height, the MLG-2 light grid detects cracks and holes, and AS30 and MLG-2 WebChecker control the web edges.

8º ejemplo de aplicación: Para detectar las marcas de final de lámina o fallos en el revestimiento, se utilizan para la detección de empalmes de banda, entre otros, el sensor de color CSS High Resolution con su gran distancia de medición (hasta 500 mm) y el sensor de contraste KTS Prime con tecnología Twin Eye para una perfecta detección del contraste incluso en materiales que ondean. 

 
9º ejemplo de aplicación: si los procesos de rollo a rollo requieren una medición precisa de la posición o de la velocidad se utiliza el sensor láser de movimiento de superficies SPEETEC 1D. El principio de medición sin contacto protege las superficies delicadas del material de los electrodos. 
 

Conclusión: la productividad, la calidad y la seguridad de las personas deben abordarse conjuntamente 

Las soluciones de sensores para la producción de células cubren los campos de aplicación productividad/ 
control de instalaciones (por ejemplo, detección de bordes de banda, detección de lámina restante), calidad (detección 
de roturas y agujeros, medición de la distancia de electrodos) y seguridad de las máquinas (control de acceso, protección de zonas de peligro). 
 
Los sensores no solo aportan un valor añadido en lo relativo a sensores o máquinas. Con su integración en el sistema global de control (por ejemplo, vía Ethernet, IO-Link, etc.) o en sistemas superiores MES o ERP se gana en transparencia y disponibilidad de los datos 
a lo largo de toda la cadena de creación de valor. 
 
Además, las soluciones de seguimiento de pedidos “track & trace” de SICK generan datos e informaciones que facilitan el correcto desarrollo de las tareas de detección, identificación y seguimiento del producto y el material. Gracias a la trazabilidad conseguida, los datos de sensores y máquinas permiten una optimización de la calidad y la eficiencia. De esta forma, los sistemas de sensores de SICK se convierten en una de las mejores opciones para una productividad elevada e inteligente en la producción de baterías del futuro. 

 

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