Cómo la tecnología de electrodos secos está transformando la producción de baterías

Reconocido por la revista Time como uno de los mejores inventos de 2024, AM Batteries se ha consolidado rápidamente como el líder en tecnología de fabricación de electrodos de batería seca (DBE) para baterías de iones de litio utilizadas en vehículos eléctricos (EV), almacenamiento a escala de red y electrónica de consumo. El innovador método de revestimiento seco Powder to Electrode™ de la empresa pulveriza material activo seco directamente sobre los colectores de corriente, eliminando los disolventes tóxicos y los secadores de gran consumo de energía necesarios para los procesos tradicionales de suspensión húmeda. (Un colector de corriente es una lámina metálica fina, normalmente de aluminio o cobre, que transporta electrones dentro y fuera del material activo de una batería).

Para comprender el impacto de la innovación de AM Batteries, considere el panorama más amplio de las baterías de VE.

La fabricación de electrodos en suspensión húmeda requiere el disolvente N-metilpirrolidona (NMP), que está clasificado como una sustancia altamente preocupante por la  Agencia Europea de Sustancias y Mezclas Químicas  en virtud del reglamento REACH debido a su toxicidad para la reproducción humana. Además, el Organismo de Protección Medioambiental de los Estados Unidos ha identificado que la sustancia NMP representa un riesgo irrazonable de daño para la salud humana según la  Ley de Control de Sustancias Tóxicas.  

El proceso de fabricación de electrodos secos desarrollado por AM Batteries elimina por completo el disolvente NMP. Sus ventajas son evidentes, ya que Tesla, LG Energy Solution y otras empresas han invertido en la tecnología DBE. En cuanto a la fabricación, el uso de la tecnología DBE permite un proceso más seguro y eficiente al reducir el consumo de energía y eliminar los disolventes tóxicos. Desde el punto de vista tecnológico, la tecnología DBE permite una mayor densidad de energía y adaptabilidad para la producción de baterías a gran escala.

Además, el proceso de fabricación con la tecnología DBE reduce los gastos de capital hasta en un 40 % y los gastos operativos en más de un 50 %. La tecnología DBE también puede reducir el tamaño de la fábrica de baterías hasta cinco veces y reducir los costes de energía en un 75 %. Dada la demanda mundial de baterías, que crece de forma imparable, AM Batteries está bien posicionada para permitir una fabricación más limpia, rápida y asequible.

Fundada en 2020 y con sede en Billerica, Massachusetts, AM Batteries inicialmente dependía de las herramientas de desarrollo de productos de Autodesk® Inventor®, pero las limitaciones se hicieron evidentes en 2024. Joel Hauerwas, ingeniero mecánico y administrador de CAD, nos explicó que AM Batteries había llegado a un punto en el que necesitaba mejorar los procesos de gestión de datos, desarrollo y lanzamiento de productos.

Con Inventor, el seguimiento de revisiones era complicado, los procesos de lanzamiento eran complejos y los datos de productos carecían de automatización. "Los datos de diseño de productos se gestionaban en el almacén de Inventor, que ofrecía poca o ninguna automatización", explica Hauerwas. "El seguimiento de las revisiones era difícil y los dibujos y los procesos de lanzamiento de productos eran complicados. Antes de la comercialización de nuestra tecnología, necesitábamos mejorar la gestión de datos y automatizar nuestros procesos de lanzamiento para respaldar la fabricación".

En 2024, AM Batteries reemplazó Inventor por 3DEXPERIENCE® SOLIDWORKS® y una cartera de aplicaciones conectadas, entre las que se incluyen Manufacturing Definition Creator y Shop Floor Programmer. AM Batteries migró 15 GB de datos del almacén de Inventor a la nube con la ayuda de GoEngineer, el distribuidor de SOLIDWORKS.

"Antes de pasar a la gestión de datos en la plataforma 3DEXPERIENCE en la nube, era difícil conocer el estado de un producto o qué metadatos adicionales podrían estar asociados a una pieza", recuerda Hauerwas. "Lo mejor de 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS […] es que no se trata solo de una herramienta de CAD, sino también de PDM".

Al centralizar los datos y los procesos, AM Batteries ahora pueden gestionar la numeración de piezas, el lanzamiento de dibujos, las solicitudes de cambio de ingeniería (ECO) y los manuales de seguridad en el mismo entorno.

Con el cambio a SOLIDWORKS en la plataforma 3DEXPERIENCE, AM Batteries redujo los tiempos de respuesta de ingeniería a la mitad mediante la automatización de las solicitudes de cambio de ingeniería y los flujos de trabajo de ECO. El equipo también simplificó las revisiones de dibujos de nuevos equipos de fabricación y facilitó el intercambio y la reproducción de los diseños, lo que agilizó la colaboración entre el equipo de ingeniería.

Las plantillas estandarizadas que se actualizan automáticamente en toda la organización permiten ahorrar tiempo adicional. Este cambio representa algo más que una simple actualización técnica. Como explicó Joel Hauerwas, "Ahora las plantillas están automatizadas y estandarizadas, por lo que todo el mundo utiliza las mismas plantillas compartidas que están vinculadas a la plataforma 3DEXPERIENCE". Este cambio por sí solo ha fortalecido el control de revisiones, ha mejorado la capacidad de búsqueda y ha optimizado los procesos de lanzamiento.

A medida que se acelera la demanda de baterías de iones de litio, la fabricación de electrodos secos está emergiendo como el futuro del sector. Con la tecnología de la plataforma 3DEXPERIENCE y el respaldo de GoEngineer, AM Batteries no solo está inventando baterías más limpias, más rápidas y más baratas, sino que está mostrando al mundo cómo comercializarlas.