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
auto
2024. 04. 24. szerda

Közel két évvel ezelőtt belevágtunk egy többrészes videosorozatba. Akkor még azt hittük, hogy az akkumulátorral kapcsolatosan könnyedén bemutatjuk majd a gyártási folyamatot is. Tévedtünk. Hiába lett hazánk az európai akkugyártás egyik fellegvára, több koreai és hamarosan kínai cég gyárainak helyszíne, egy ilyen gyárba bejutni nehezebb, mint egy szigorúan őrzött katonai létesítménybe.

De nem adtuk fel, így közel két év próbálkozás után első magyarországi újságíróként sikerült bejutnom az SK Innovation komáromi gyárába, ahol szigorú felügyelet és szakértő kíséret mellett ismerkedhettem meg a lítium-ion akkuk gyártásának eddig csak felületesen ismert folyamatával.

Eredetileg videóként szerettem volna feldolgozni a témát, de az akkugyártás ma az egyik legnagyobb titokként kezelt folyamat a világon. A telefonok kameráit akkurátusan leragasztják a bejáratnál, a fóliák sértetlenségét pedig kilépéskor ellenőrzik, így a gyáron belül még a vezetők sem készíthetnek felvételeket. Egyfelől érthető az óvatosság, másfelől furcsa, hiszen a munkavállalók, köztük a mérnökök egy része is már megfordult hasonló pozícióban a konkurens gyárában is. Nagy csodák nincsenek, ráadásul a gyártósoron használt a megoldások egy része készen rendelhető erre specializálódott cégektől. A gyárlátogatás során saját felvételeket nem készíthettünk, így írásban, egyéb illusztrációk felhasználásával mutatom be az akkumulátorgyártást.

A folyamat megismerése mellett a látogatásom másik célja az akkugyártás energia- és vízigényének, illetve az egészségügyi és környezeti kockázatainak megismerése volt.

Sok kritika éri az akkugyártást, hogy rengeteg energiát igényel, és egyes – nem feltétlen biztos, hogy pártatlan – kutatások szerint emiatt az elektromos autók akár még szennyezőbbek is lehetnek, mint a hagyományos változataik. Gödön az akkugyár zaj- és egyéb környezeti terhelése sokszor volt már kritikus cikkek témája, de a Samsung sem a cáfolatra sem a probléma elhárítására nem szánt energiát. Ha a hatóságok rendben végzik a feladataikat, akkor az akkugyáraknak nem lehet takargatnivalójuk, hiszen ki az a szakember, aki a saját és családjának egészségét kockáztatva enged üzemelni egy előírásokat nem teljesítő veszélyes üzemet? Az akkugyártásnak erről az aspektusából azonban egy következő cikkben lesz majd szó.

Bár a látogatás során nagyon sok adatot említettek, azok publikálásához az alapvető ipari technológia védelmére hivatkozva nem járultak hozzá. Ezért a konkrét adatokat egy az akkugyártást bemutató nyilvános tanulmányból származó tól-ig adatokkal helyettesítettem.

Rengeteg kérdéssel érkeztem tehát Komáromba, ahol a helyi ipari park egyik, és egyben legnagyobb területen működő üzeme a koreai SK Innovation akkumulátorgyára.

Daimler, Hyundai, Volkswagen…

Az SK komáromi üzem igazából nem egy, hanem két gyár egymás mellett, amik két ütemben épültek, és egymástól nagyjából függetlenül működnek. Az első ütem jelenleg nagyobb részt a Daimler, kisebb arányban a Hyundai számára termel, az éves kapacitása 7,5 GWh. A második ütem egy kicsit nagyobb, de csak és kizárólag a Volkswagen csoport számára, az MEB platformos autókhoz gyárt akkumulátort. Az üzem elméleti maximális kapacitása 10 GWh/év. Az elméletit azért érdemes kiemelni, mert jelenleg még nem érték el ezeket a szinteket, az akkumulátorokat a megrendelők igényeinek megfelelő ütemben állítják elő.

Az SK azonban nem csak Komáromban, hanem a Fejér megyei Iváncsán is fog akkumulátort gyártani. Az új helyszínen épülő gyár éves kapacitása 30 GWh, de előkészítették egy második ütem terveit is.

30 GWh akkumulátor 60-75 kWh-s akkuméretekkel számolva 400-500 ezer elektromos autó gyártásához elegendő. Ahogy azt legutóbbi a Ford törökországi üzemének látogatásakor megtudtuk, az iváncsai SK üzem legnagyobb megrendelője a Ford lesz. Az itt készülő akkukat a romániai és a törökországi gyárakban építik majd be az autókba. Kisebb részben a Volkswagen is kap majd akkumulátort Iváncsáról.

Így készülnek a Ford elektromos kisáruszállítói

Az SK Innovation, ami eredetileg a dél-koreai olajipar egyik legnagyobb szereplője, 2010-ben kezdte az akkumulátorgyártást a Hyundai számára. Azóta számos autógyártónak, köztük a Mercedesnek, Fordnak, a Volkswagennek és az Xpengnek is szállítanak. Egy-egy gyár felépítése a szerződés megkötésétől a sorozatgyártás beindításáig nagyjából 2-3 évet vesz igénybe.

I. ütem: 7,5 GWh/év

A gyár építéséről 2017 novemberében született döntés, az építkezést 2018 februárjában kezdték el. Az 1-es és a 2-es gyártósorok alig másfél évvel később, 2019 októberében indultak, így 2020 januárjától már zajlott a sorozatgyártás. Az ötödik gyártósort 2020 nyarán állították üzembe.

SK Innovation I. ütem Komáromban

II. ütem: 10 GWh/év

A gyár építése alig egy évvel az első kivitelezése után indult, és ma már közel teljes kapacitással termel kizárólag a Volkswagen számára.

Távolban az első ütem mögött látszanak a második ütem épületei.

III. ütem: 30,7 GWh/év

Iváncsán 2021 áprilisában kezdődtek az előkészítő munkálatok, hogy júniusban elkezdődhessen az építkezés. A komáromi gyárlátogatásomkor, 2022 decemberében a gyártósorok telepítése zajlott. A tervek szerint a termelés 2023 negyedik negyedévében indul, de mint minden ilyen üzemben, hosszabb időt vesz majd igénybe a felfutás. Az összesen 800 ezer m2-es terület 18,87 százalékát építik be, az épületek legnagyobb magassága 27 méter lesz, az üzem pedig 277.373 m2 alapterületen fog működni. Az épületek alapvető elrendezése a komáromi második ütemhez hasonló lesz. Az autópályához közelebbi, hosszabb épületben kap helyet az elektróda- és a cellagyártás, míg a másik épületben a formázás, öregítés illetve a modulgyártás folyik majd.

SK akkumulátorgyár látványterve Iváncsán

A lítium-ion akkumulátorok háromféle formátumban készülhetnek. A ceruzaelemekhez hasonló, persze annál nagyobb méretű cellák hengeres formátumúak. Ezekben egy anód-szeparátor-katód-szeparátor köteg van felcsévélve. Ilyen cellákat a legismertebb gyártók közül elsősorban a Panasonic, a Samsung és az LG Chem gyárt. Villanyautókba kevés gyártó épít ilyet, közülük a legismertebb a Tesla. A téglatest formájú, kemény tokozású cellákat prizmatikus celláknak hívjuk. Ezekben egymásra helyezett lapok, vagy felcsévélt formában is elhelyezhető az anód és a katód. Ilyen cellákat a Panasonic, a Samsung, a CATL és a BYD is gyárt, és sok autógyártó, köztük a Ford, a BMW és a Fiat is használ az autóiban. A modern notebookokban és mobiltelefonokban vékony műanyag tokozású cellák találhatók, amelyek egy sor anód-katód párost tartalmaznak egymástól szeparátor fóliával elválasztva. Ezeket hívják tasakos (vagy angolul pouch) celláknak. Ilyeneket gyárt többek között az Envision-AESC, az LG Chem, a CATL és az SK is.

Gyártási folyamat

A lítium-ion akkumulátorok gyártása egyszerre mondható faék egyszerűnek és rendkívül nehéznek is. Ahogy azt a korábbi videónkban is bemutattuk, a cella tulajdonképpen egymásra helyezett, egymástól egy műanyag szeparátorfóliával elválasztott alumínium és réz lapok kötege (jelly roll), amit az SK gyáraiban egy műanyag tasakba (pouch) helyeznek. A tasakot feltöltik elektrolittal, majd lezárják, és tulajdonképpen kész is van a cella, amiből modulokat, majd a modulokból akkumulátorpakkot kell építeni.

A fenti leírás természetesen egy végtelenül leegyszerűsített összefoglalója a teljes folyamatnak, és mint szinte mindenütt, a lényeg itt is a részletekben rejlik. A gyártás komplexitását elsősorban a precizitás és a tisztaság iránti igény jelenti, de persze az sem mindegy, hogy formázásnál az első töltési és merítési ciklusok milyen hőmérsékleten, milyen árammal és milyen százalékra történnek.

A gyártás az SK gyáraiban tehát az alábbi négy nagyobb lépésből áll:

  • elektródagyártás
  • összeszerelés
  • formázás
  • modul összeszerelés

Az SK komáromi gyárának második üteme.

A gyártási folyamatot Komáromban az ottani SK gyár második üzemében volt lehetőségem megnézni. Az első két művelet különösen tiszta körülmények között zajlik; oda csak steril overált, sapkát, maszkot és lábzsákot húzva, egy légbefúvásos zsilipen keresztül juthattunk be, ami elméletileg meggátolja, hogy külső szennyeződést vigyünk be a gyártósorra.

Elektródagyártás

Az elektródagyártás a jobb oldali hosszabb épület végében indul, ahol katód esetén az előre kevert, lítiumot is tartalmazó nikkel-kobalt-mangán (NCM) porhoz hozzáadják a kötőanyagot és az oldószert (a betöltési folyamatot nem láttam). Ezek alapos, légbuborék és szennyezőanyag nélküli elkeverése alapvető fontosságú az akku minőségét illetően. A legkisebb egyenetlenség is hibás cellát, vagy rosszabb esetben később kigyulladó akkucellát eredményezhetne.

A 30 perctől akár 5 óráig is eltartó keverési folyamat teljesen zárt, így onnan elvileg sem por, sem gázok nem kerülhetnek ki a gyárba illetve a környezetbe.

Ez azért is nagyon fontos, mert a katód esetén a kötőanyag oldószereként használt NMP (n-metil-2-pirrolidon) a lítium-ion akkumulátorok gyártásakor előforduló egyik legveszélyesebb anyag. Az egész folyamat során az egyik legnagyobb feladat ennek az anyagnak a gyáron belül tartása, illetve a munkavállalók ettől az anyagtól való védelme.

Az anód hasonló módon készül, de nem NCM port, hanem rendkívül porózus grafitot használnak, aminek a kötőanyagát NMP helyett a vízzel oldják. Természetesen a víznek is nagyon tisztának, sóktól és más vezető részecskéktől mentesnek kell lennie ahhoz, hogy az anódra felvitt grafit a lehető legtisztább maradhasson. Sótalan vizet lepárlással, ioncserével és fordított ozmózisos eljárással lehet készíteni.

A lepárlás rendkívül energiaigényes, így az akkugyárak fordított ozmózisos eljárással membránokon keresztül szűrt vizet alkalmaznak. Ennek a hatékonysága 20-25 százalékos, így a gyártás során szükséges mennyiség négy-ötszörösét kell bemenetként felhasználni. A fel nem használt 75-80 százalék persze nem vész el, de a gyártás során nem hasznosítható. Az akkumulátorgyártás vízigényének egy jelentős része is itt keletkezik, de hogy mennyi, azt az SK szakemberei nem árulták el.

Frissítés (2023. március 14.):
Egy olvasói levél szerint az ipari fordított ozmózisos eljárás kihozatala a valóságban a fent említettnél jobb, a bemeneti oldalon használt víz tisztaságától függően 54-60%, tehát a szükséges mennyiségű sótalan víz a korábban írtnál sokkal kevesebb víz felhasználásával is előállítható.

Az anód és a katód gyártósorok egymással párhuzamosan futnak végig az épületben egy hosszú folyosóval elválasztva (a fenti képen az 1-es számú épületben).

Fordított ozmózisos eljárással tisztított sótalan vizet használnak egyébként a gázturbinás erőművekben is – nagyjából 1:1 arányban – a tisztább égés érdekében. A Lőrinciben lévő erőmű például a mellette lévő halastóból veszi a vizet, de más erőművek a közüzemi hálózatra vannak rákötve.

Az elkészült anyagokat a gépkezelő és a minőségellenőrzés is bevizsgálja, és csak akkor mehetnek tovább a következő állomásra, ha mindkét ellenőrzésen átmentek. Ez egy nagyon precízen szabályozott folyamat, ezért nagyon ritkán fordul elő, de ha valamiért nem menne át a teszten az elkészült anyag, akkor azt azonnal selejteznék. A szinte a gyár indulása óta ott dolgozó kísérőnk saját műszakjában nem is tudott felidézni ilyen esetet.

A bekevert slurry-t – így hívják a nedves fekete anyagot, magyarul zagy – vákuumos légmentesítés után zárt rendszerű csővezetéken viszik a következő munkafolyamat, a bevonatolás helyszínére. Eközben az anyagot folyamatosan 20-40 Celsius-fok közötti hőmérsékleten tartják, és a mágnesezhető szennyeződéseket mágneses szeparációval, a nagyobb részecskéket pedig szűrővel választják el a zagytól. Bevonatolás során a slurry-t egy gép egy nagyjából egy méter széles, óriási tekercsekben érkező alumínium (katód) vagy réz (anód) fóliára keni fel rendkívül vékony, egyenletes rétegben. A bevonat felhordása egy zárható üvegkamrában történik, amiből folyamatos a légelszívás, hogy a levegőben a szűrés ellenére megjelenő szennyezőanyagok ne juthassanak a fóliára, illetve a slurry-ből párolgó NMP ne kerülhessen az üzem levegőjébe.

A 0,5 mikronos részecskék száma ebben az üzemrészben köbméterenként 1000 alatt kell legyen, míg ez az érték egy átlagos irodában 20-30 ezer körül is alakulhat.

A következő lépés a továbbra is nedves állapotú anyag szárítása, vagyis az oldószer – anód esetén víz, katód esetén NMP – elpárologtatása. Ezt túlhevített gőzzel végzik. Ennek előnye a forrólevegős szárításhoz képest a kisebb energiaigény, bár a gőz előállítása jelentős vízigényt feltételez. A fólia percenként 35-80 méteres sebességgel mozog a rendszerben, így mindössze 1-3 percet tölt a több zónára osztott, akár 100 méteres hosszt is elérő, 50-160 Celsius fokos szárítóban.

Az A oldal szárítása után a fóliát a rendszer felvezeti az emeletre, ahol ugyanilyen gépek felviszik ugyanazt az anyagot a fólia másik, B oldalára is. Ezt a bevonatot az előző oldalhoz hasonlóan megszárítják, majd a szalagot a földszintre visszavezetve feltekercselik.

A képen három bevonatolt sáv is látható, de Komáromban a II. üzemben egy szélesebb rézfóliára két bevonatolt sáv kerül.

A fólián a rendszer a bevonatolás során hosszirányban középen egy kisarasznyi sávot üresen hagyott. Tekercseléskor ennek a közepénél egy vágószerszám kettévágja a fóliát, így a végeredmény két kb. 55-60 cm széles tekercs lesz. Erre azért van szükség, mert az egyes cellák nagyjából 50 cm hosszúak és kb. 13-14 cm szélesek.

Az elektródagyártás következő mozzanata a préselés. Az, amikor a mindkét oldalán bevonattal rendelkező fóliát hengerek között vezetik át, hogy a végeredmény tömörebb és vékonyabb legyen. A lézeres vastagságmérő mellett itt egy kamerás ellenőrzés is zajlik, ami ha a fólia felületén bármi hibát vagy egyenetlenséget talál, akkor automatikusan felcímkézi a fólia szélét az adott helyen. Ez teszi lehetővé, hogy a következő munkafázisban a hibásnak ítélt szakaszokat a gép ki tudja vágni. Préselés után a gép a fólia egyik szélét egyenesre vágja, és csak a másik oldalon hagy bevonat nélküli fémfelületet. Az lesz ugyanis az elektróda fül része. A kész tekercs ideális esetben több kilométer hosszú is lehet, de hiba esetén előfordulhat, hogy ennél rövidebb tekercs lesz a végeredmény.

A folyamat minden állomásánál nagyon szigorú a minőségi ellenőrzés, így előfordul olyan is, hogy egy teljes tekercs selejtezésre kerül. Hogy ez mennyire gyakori vagy ritka, arra nem kaptam választ.

Cella összeállítás

A cell assembly első lépése az elektróda lapok kivágása a feltekercselt fóliacsíkból. Ennek során készülnek el a cella formátumához illő méretű elektróda lapok mind a katódból, mind pedig az anódból. Ez a kettő egyelőre még mindig két külön helyen történik, a kivágott fóliákat pedig kb. egy négyzetméteres tálcákon lévő magazinokba gyűjtik. Egy-egy arasznyi magas stócba 1000-1500 elektróda lap kerül.

Elektródákat gyűjtő magazin

A lapok ezután néhány órára 60-150 Celsius-fokos vákuumos szárítókba kerülnek, hogy megszabadulhassanak a maradék nedvességtől is. A lapok nedvességtartalmát szárítás után mérik, így tudnak meggyőződni arról, hogy a művelet valóban sikeres volt-e. Szükség esetén még egyszer vissza tudják rakni a szárítóba az elektródákat, de ha akkor sem éri el a kívánt tömeget, akkor az adott stócra is selejtezés vár. Bár a bevonatolás után kötegenként eltérő lehet a bevonat nedvessége, a szárítás során nagy átlagban kb. a felére csökken a lapok nedvességtartalma.

Egy-egy szárítóba tucatnyinál is több stóc kerül, szárítóból pedig oldalanként (anód-katód) több tucat is üzemel. A kemencéket minden egyes szárítás után takarítani kell, mivel ekkor az elektródákról még különböző kisebb nagyobb részecskéket lesodorhat a keringetett levegő.

Itt kerül a szeparátorfólia az anód és a katód közé.

Az anód és a katód elektródák a következő munkafolyamatban találkoznak először, de akkor is csak az SK egyik beszállítójától érkező szeparátorfólián keresztül. Az ügyes szerkezet egy plexifalú dobozban hajtogatja leporellószerűen a vékony műanyag fóliát, egyik oldalról anódot, a másik oldalról katódot illesztve a hajtásba. A zseniálisan egyszerű, de nagy precizitást igénylő művelet végén tulajdonképpen össze is áll a kb. két tucat anódot és katódot tartalmazó, ujjnyi vastag cella, amit itt még nem akkunak, hanem jelly rollnak hívnak. Ennek az egyik élén az anód, a másikon a katód fülei állnak ki.

A füleket a következő lépésben összehegesztik és egy aluminium illetve réz füllel látják el. Ezek lesznek az akkumulátor pólusai. Ezeknél a lépéseknél is folyamatos az automatizált ellenőrzés, de meghatározott időnként az elkészült példányokat szétszedve is ellenőrzik. A szétbontott példányok természetesen már nem kerülhetnek vissza a késztermékek közé, de így biztosítható az állandó minőség. A bejövő elektróda lapok közül látogatáskor megnézett gép a képernyőn látható statisztika alapján néhány század százalékot talált csak hibásnak.

A következő lépés a csomagolás, vagyis amikor a jelly roll-t beillesztik az akkucella külső burkolatát adó műanyag tokba. Itt a köteg még átesik egy röntgenes ellenőrzésen és egy zárlatvizsgálaton, de mivel itt még nincs feszültség alatt a cella, ez a művelet veszélytelen. Viszont így ki lehet szűrni a sérült szeparátorfóliát tartalmazó cellákat.

A tok itt az egyik irányban még kb. kétszer akkora, mint maga a cella, aminek a későbbiekben lesz még jelentősége. A szintén veszélyes anyagnak számító elektrolitot ezen a ponton, teljesen zárt, kezelőszemélyzettől is elzárt rendszerben engedik be a tasakba. A tasak tömegét betöltés előtt és után is ellenőrzik, a kettő között a betöltendő elektrolit tömege kell legyen a különbség. Betöltés után a cellát zárt rendszerben gáztalanítják, lezárják, majd fakkokra osztott speciális ládákba teszik. A tasakok ezekben a ládákban utaznak majd át a gyártás következő fázisába a formázásra és az öregítésre.

A gyártási folyamat annyira gyorsan fejlődik, hogy az egymás mellett működő, látszólag egyforma gyártósorokon is különböző gépek, különböző mozdulatokkal gyártják ugyanazt a terméket. Folyamatosan tesztelik az új technológiákat és kísérleteznek különböző gyártók robotjaival.

A sor mellett dolgozó operátorok leginkább csak felügyelik a folyamatokat, normál működés mellett minimális a teendőjük. A stócok betöltése manuálisan, de hidraulikus emelőkkel történik, így nem igényel nagy erőkifejtést a nehéz magazinok mozgatása sem. A sor mellett látogatásomkor is többnyire hölgyek dolgoztak.

Nagyon hasonló soron készülnek Komáromban is a jelly rollok.

Az elkészült cellák teljesen egyedi azonosítót kapnak, amihez a rendszer rögzíti, hogy mikor, melyik soron, melyik tekercsből készült. Így minőségi probléma esetén pontosan visszakereshető az adott cella gyártásával kapcsolatos összes mérési adat. Minden egyes összeszerelő soron naponta több ezer cella készül már most is, de a részlegvezető elmondása szerint a technológia olyan gyorsan fejlődik, hogy hamarosan növelni fogják tudni a tempót.

Formázás

A zárt futószalagon a szomszédos épületbe kerülő cellák 12-36 órára egy sokszintes, teljesen automatizált raktárba kerülnek, ahol így van ideje az elektrolitnak, hogy teljesen beitatódjon az elektróda lapok közé. A folyamat nem lehet több egy bizonyos időtartamnál, mert egyébként nem lesz megfelelő a cella alapvető tulajdonságait meghatározó, az anódon kialakuló SEI (Solid Electrolyte Interface) réteg. Ez a réteg, illetve ennek az első töltéskor való kialakítása a kulcsa az akkugyártásnak, és ennek a részleteit minden gyártó igyekszik titokban tartani.

A gyárnak egyébként ez a részlege hasonlít a legjobban egy klasszikus, futószalagos üzemre, ugyanis az előző munkafázisban megjelent ládák végeláthatatlan görgős sorokon mozognak teljesen automatikusan a csarnokban.

Ilyen gigantikus raktárakban tárolják az öregítés alatt álló cellákat.

Az innen kikerült cellák még töltetlenek, így minimális a feszültségük (néhány mV), de a biztonság kedvéért minden cellát megmérnek. A következő lépés az első töltés, amit minden gyártó máshogy old meg, és nagyjából ez a legnagyobb titok az akkugyártás során.

Az SK ezeket a cellákat első alkalommal speciális körülmények között 0,1-0,5 C-vel tölti, aminek hatására egy megadott szintig töltődik. Ilyenkor a tasakon belül gázképződés mellett létrejön a SEI réteg. Az előző munkafázis végén a tasak tetején hagyott extra hely teszi lehetővé, hogy a gáz távozni tudjon az elektródák közül, de ne kerüljön ki a gyár légterébe. Pihentetés után a cellát újra tölteni kezdik, a cél egy megadott szint elérése 20 és 80 százalékos töltöttségi szint között. A tasakban képződő gázok eltávolítása után a következő lépés a magas hőmérsékletű öregítés, ami akár 3 hétig is eltarthat.

A cellák első töltése rendkívül energiaigényes folyamat, hiszen rengeteg nagytelejsítményű akkumulátort kell feltölteni. Bár erről a látogatás során konkrétan nem esett szó, de egy 10 GWh/év kapacitású gyár esetén csak ez 2-8 GWh fogyasztást jelent évente. Nagyjából olyan ez, mintha a hagyományos autók gyártása során minden egyes autó tankját 20-80 százalékig feltankolnák. Ez itt egyébként egy jelentős fogyasztásként jelentkezik, a vásárlónál viszont emiatt kevesebb energia kell majd az autó első feltöltéséhez. Az öregítési és formázási folyamat későbbi merítés-töltési lépéseinél már a merítéskor nyert energia adja a következő töltések nagyját. Az éves energiaigény egyébként egy közepes méretű magyarországi naperőmű éves termelésével mérhető össze.

A minőségellenőrzés a folyamat minden fázisában, így itt is minden cella esetében megtörténik. A gáz eltávolítása, a tasak lezárása és a tasak felesleges részének eltávolítása után a cella tömegét lemérik. Tudják pontosan minden celláról hogy összeállítás és lezárás után mennyit nyomott, tudják, hogy milyen nehéz volt a levágott rész, és így tudják, hogy most mennyinek kell lennie a cellának. Ha a gáz eltávolítása során valami okból kifolyólag elektrolit is távozott, akkor itt azonnal fény derül erre is. Az öregítés során a cella stabilizálódik, majd elkezdődik a töltés-merítés-töltés ciklus, amit egyszer végeznek el minden cellán.

Az egyes cellák kapacitását úgy ellenőrzik, hogy a teljesen feltöltött (NMC kémia esetén 4,2V) cellákat teljesen lemerítik, majd bizonyos korrekciós tényezőkkel felszorozzák.

A folyamatot egy több napos raktárban történő öregítés zárja, ami előtt és után is megmérik a cella feszültségét, hogy a folyamat végén minden celláról kiderüljön, ha a megengedettnél nagyobb az önkisülése. A cellák a tálcákban végig együtt mozognak, így az esetleges önkisülésüknek is nagyjából azonosnak kell lennie. Amelyik cella kilóg a többi közül, azzal valószínűleg valami probléma van. Egy tökéletes cellánál az önkisülés mértéke a mV tört része.

Az akár három hetet is igénybe vevő öregítési folyamatot a tasak hegesztett élének meghajtása és leragasztása zárja. Ez a hajtási folyamat mechanikai behatás miatt a cellagyártás egyik mérsékelten tűzveszélyes mozzanata, de mivel teljesen zárt szekrényben zajlik az ott dolgozókat nem veszélyezteti.

A gyártásnak ebben a fázisában még egy utolsó vizuális ellenőrzésen is átesik minden egyes cella. Ha például a cella összeállításakor a szeparátor visszahajlott, akkor az itt még kiderülhet. Viszont mivel a két művelet között akár három hét is eltelhetett, ha a hibát nem vették észre azóta, akár sok ezer hibás cella is készülhetett. Ez egy nagyon ritka dolog, de sajnos volt már rá példa.

Modul összeszerelés

A gyártási folyamatot az SK gyáraiban a modulok összeszerelése zárja, aminek során a cellák párhuzamosan, majd sorba kötve kerülnek a modulokba. Ezt a munkafolyamatot azonban már nem volt időnk megnézni. Kész akkupakkot az SK Magyarországon nem gyárt.

A gyárlátogatás után az egyik folyamatot vezető mérnökkel és a cég környezetvédelmi és egészségügyi vezetőjétől igyekeztem megtudni, hogy mi igaz az akkumulátorgyártással kapcsolatos közkézen forgó információkból. Erről szól majd a mini cikksorozat következő része.

Antalóczy Tibor

A Villanyautósok.hu alapítója és főszerkesztője, e-mobilitás szakértő. 2014 óta elektromos autó használó, és külső tanácsadóként számtalan hazai elektromobilitási projekt aktív segítője.