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Flexible and scalable digital-twin platform for enhanced production efficiency and yield in battery cell production lines

Descrizione del progetto

Una produzione di celle per batterie agli ioni di litio a zero difetti grazie ai gemelli digitali

Le batterie agli ioni di litio svolgono un ruolo cruciale nella transizione energetica dell’Europa; tuttavia, la loro produzione è dominata da Cina, Corea e Giappone. Al fine di contrastare questa dipendenza, entro il 2030 si prevedono di creare 25 nuove gigafabbriche europee, per un valore di 35 miliardi di euro. Ciononostante, secondo le previsioni durante la fase iniziale di avvio si presenteranno difetti a tassi compresi tra il 15 e il 30%. In risposta a questa problematica, il progetto BATTwin, finanziato dall’UE, mira a ridurre i tassi di difettosità nella produzione di batterie implementando un approccio di tipo globale che comporta l’integrazione di un livello di acquisizione e gestione dei dati multisensore, di un modello di dati basato sul passaporto digitale delle batterie, di gemelli digitali a livello di processo e di gemelli digitali a livello di sistema per facilitare la produzione a zero difetti. La piattaforma incorpora flussi di lavoro per gemelli digitali incentrati sull’utente e orientati agli obiettivi allo scopo di guidare gli utenti nella progettazione e nel controllo del sistema.

Obiettivo

Li-ion batteries are fundamental components for the energy transition of the European eco-system. Currently Europe lags behind Asia in terms of Li-ion battery cell manufacturing and more than 90% of the world's production takes place in China, Korea and Japan. To overcome this situation, there is an ambitious ramp-up plan of 25 new gigafactories in Europe with an expected value of €35 billion by 2030. However, in the ramp-up phase of these Gigafactories, a massive production of defects is expected, between 15% - 30%. The new European Gigafactories will also bring demand for €150 bn of battery manufacturing equipment. To support this demand, the EU production equipment industry needs to fill the current knowledge gap and gain competitiveness towards Asian providers, grounding on its world-wide leadership in high-tech, green technologies, enhanced by industry 4.0 digital solutions, exploiting the European Zero-Defect Manufacturing paradigm. The objective of BATTwin is to support this scenario by developing a novel Multi-level Digital Twin platform towards Zero-Defect Manufacturing in battery production, that will reduce defect rates in battery production lines. The solution integrates four pillars, namely (i) a multi-sensor data acquisition and management layer, supported by data semantics through a Digital Battery Passport data model, (ii) process-level digital twins, modeling the critical stages of electrode manufacturing, cell assembly and conditioning through multi-physics, data-driven and hybrid approaches, (iii) system-level digital twins, based on simulation and analytical modeling, (iv) user-centric, goal-driven digital twin workflows, increasing the explainability of digital twins and driving the user in system design and control. The approach will be tested in two industrial pilots producing different battery chemistries and geometries, validating the flexibility and scaleability of the approach towards Zero Defect European Gigafactories.

Coordinatore

POLITECNICO DI MILANO
Contribution nette de l'UE
€ 761 000,00
Indirizzo
PIAZZA LEONARDO DA VINCI 32
20133 Milano
Italia

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Regione
Nord-Ovest Lombardia Milano
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 761 000,00

Partecipanti (16)

Partner (2)