Como a tecnologia de eletrodos secos está remodelando a produção da bateria

Reconhecida como uma das melhores invenções de 2024 pela revista Time, a AM Batteries se estabeleceu rapidamente como líder em tecnologia de fabricação de eletrodos de bateria seca (DBE) para baterias de íon-lítio usadas em veículos elétricos (EVs), armazenamento em escala de rede e eletrônicos de consumo. O inovador método Powder to Electrode™ da empresa aplica o material ativo seco diretamente sobre os coletores de corrente, eliminando o uso de solventes tóxicos e os secadores de alta energia exigidos pelos processos tradicionais de pasta úmida. (Coletor de corrente é uma fina folha de metal, geralmente alumínio ou cobre, que transporta elétrons para dentro e para fora do material ativo de uma bateria.)

Para entender o impacto da inovação da AM Batteries, considere o cenário mais amplo das baterias de veículos elétricos.

A fabricação de eletrodos de pasta úmida requer o solvente N-Metilpirrolidona (NMP), que é classificado como uma substância de alta preocupação pela European Chemicals Agency sob a regulamentação REACH em razão de sua toxicidade à reprodução humana. Além disso, segundo a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, o NMP apresenta um risco não razoável de danos à saúde humana, ao abrigo da Lei de Controle de Substâncias Tóxicas.  

O processo de fabricação de eletrodos secos que está sendo desenvolvido pela AM Batteries elimina totalmente o solvente NMP. Suas vantagens tornaram-se claras à medida que a Tesla, a LG Energy Solution e outras empresas investiram em DBE. Para a fabricação, o uso de DBE viabiliza um processo mais seguro e eficiente, reduzindo o consumo de energia e eliminando solventes tóxicos. Do lado tecnológico, o DBE permite maior densidade de energia e escalabilidade para produção de bateria em grande escala.

Além disso, o processo de fabricação do DBE reduz os gastos de capital em até 40% e as despesas operacionais em mais de 50%. O DBE também pode reduzir a área de ocupação da fábrica de baterias em cinco vezes, além de cortar os custos de energia em 75%. Com a demanda global por baterias em ascensão, a AM Batteries está bem posicionada para permitir uma fabricação mais limpa, rápida e acessível.

Fundada em 2020 e com sede em Billerica, Massachusetts, a AM Batteries inicialmente usava as ferramentas de desenvolvimento de produtos Autodesk® Inventor®, mas as limitações ficaram claras em 2024. O engenheiro mecânico e administrador de CAD Joel Hauerwas explica que a AM Batteries havia chegado a um ponto em que precisava melhorar os processos de gerenciamento, desenvolvimento e lançamento de dados.

Com o Inventor, o controle de revisões era complicado, os processos de lançamento eram confusos e os dados do produto careciam de automação. “Os dados de projeto do produto eram gerenciados no vault do Inventor, que tinha pouca ou nenhuma automação”, explica Hauerwas. "O controle de revisão era difícil, e os desenhos e os processos de lançamento de produtos eram confusos. Antes de podermos comercializar nossa tecnologia, precisávamos melhorar o gerenciamento de dados e automatizar os processos de lançamento para ajudar a fabricação."

Em 2024, a AM Batteries substituiu o Inventor pelo 3DEXPERIENCE® SOLIDWORKS® e um portfólio de aplicativos conectados, incluindo o Manufacturing Definition Creator e o Shop Floor Programmer. A AM Batteries migrou 15 GB de dados do vault do Inventor para a nuvem com a ajuda da GoEngineer, revenda do SOLIDWORKS.

"Antes de migrarmos para o gerenciamento de dados na plataforma 3DEXPERIENCE na nuvem, era difícil saber o estado de um produto ou quais metadados adicionais poderiam estar associados a uma peça", relembra Hauerwas. "O mais incrível no 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS é que ele não é apenas uma ferramenta de CAD, mas também uma ferramenta de gerenciamento de dados do produto (PDM)."

Ao centralizar dados e processos, a AM Batteries agora pode gerenciar a numeração de peças, as versões dos desenhos, os pedidos de alteração da engenharia (ECOs) e os manuais de segurança dentro do mesmo ambiente.

Com a migração para o SOLIDWORKS na plataforma 3DEXPERIENCE, a AM Batteries reduziu pela metade os tempos de resposta da engenharia, automatizando as solicitações de alteração e os fluxos de trabalho de ECO. A equipe também simplificou as revisões de desenhos para novos equipamentos de fabricação e facilitou o compartilhamento e a iteração de projetos, o que facilitou a colaboração entre a equipe de engenharia.

Os modelos padronizados que são atualizados automaticamente na organização economizam tempo adicional. Essa mudança representa mais do que apenas uma atualização técnica. Como explica Joel Hauerwas, "Agora os modelos são automatizados e padronizados, portanto, todos usam os mesmos modelos compartilhados que estão vinculados à plataforma 3DEXPERIENCE". Essa mudança sozinha fortaleceu o controle de revisão, melhorou a capacidade de pesquisa e simplificou os processos de controle de versões.

À medida que a demanda por baterias de íon-lítio acelera, a fabricação de eletrodos secos surge como o futuro do setor. Impulsionada pela plataforma 3DEXPERIENCE e com o suporte da GoEngineer, a AM Batteries não está apenas criando baterias mais limpas, rápidas e econômicas, ela está mostrando ao mundo como levá-las ao mercado de forma escalável e eficiente.