MADE4.0 e il progetto CELLA: innovazione nei processi per la produzione di batterie al litio insieme a Comau
La produzione di batterie agli ioni di litio – tecnologia chiave per la mobilità elettrica e la transizione energetica – è stata storicamente dominata da player asiatici, con giganti come Sony che, nel 1991, ne introdussero le prime versioni commerciali. Tuttavia, con l’attuale spinta dell’Unione Europea verso l’autonomia strategica e la sostenibilità industriale, si è aperto un nuovo scenario produttivo in cui le dinamiche stanno cambiando rapidamente: l’obiettivo è ambizioso, raggiungere 1 TWh di capacità produttiva annua entro il 2040, partendo dai soli 26 GWh del 2020.
In questo contesto si inserisce il crescente impegno di attori europei nell'automazione e nella manifattura avanzata, tra cui Comau, già leader nel settore e determinata a rafforzare ulteriormente il proprio ruolo da protagonista nello sviluppare tecnologie avanzate per la produzione delle batterie.
Il progetto CELLA: tecnologie per gigafactory e automazione per la produzione di batterie
Nato dalla collaborazione tra MADE Competence Center, Comau, LMT e il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, il progetto CELLA si propone di sviluppare e testare soluzioni altamente innovative per due fasi cruciali della produzione di celle: il taglio degli elettrodi e lo stacking (impilamento) dei materiali attivi.
Le due nuove stazioni semi-automatiche, progettate e installate presso MADE4.0, rappresentano il cuore del progetto: vere e proprie piattaforme sperimentali pensate per validare tecnologie pronte a scalare verso produzioni massicce.
Taglio laser per elettrodi: precisione e velocità nell’automazione per la produzione di batterie
Il processo di taglio degli elettrodi è un passaggio critico nella fabbricazione delle celle. Il progetto CELLA punta sul taglio laser, una tecnologia che – rispetto al taglio meccanico – garantisce maggiore precisione, velocità e flessibilità nella lavorazione di materiali diversi. Tuttavia, per diventare industrialmente affidabile, è necessario definire con esattezza i parametri ottimali, in modo da evitare danni o alterazioni.
All’interno del progetto sono state effettuate prove comparative su diversi materiali (catodi, anodi, separatori, litio metallico ed elettroliti solidi), con l'obiettivo di selezionare la sorgente laser e i parametri operativi migliori in termini di qualità di taglio, velocità e adattabilità. I test condotti sulla stazione CELLA permetteranno così di mappare soluzioni pronte per l’integrazione in una linea di produzione su scala industriale.
Stacking foglio a foglio: flessibilità per le celle di nuova generazione
Il processo di single sheet stacking, ovvero l’impilamento controllato di ogni singolo foglio (anodo, catodo, separatore), rappresenta una delle tecnologie più promettenti per la produzione di celle di nuova generazione, come quelle prismatiche o pouch. Questo approccio è estremamente flessibile e compatibile con diversi materiali e formati.
Tuttavia, per essere scalabile alle velocità richieste da una gigafactory, deve superare alcune sfide tecniche: posizionamento ad altissima precisione (entro 0,2 mm), controllo della pulizia, eliminazione della carica elettrostatica, e tempi ciclo inferiori a 0,1 secondi per foglio.
La macchina sviluppata all’interno di CELLA è dotata di gripper specializzati, movimenti ad alta velocità e sistemi di visione avanzati, progettati per provare diverse configurazioni e individuare quella più adatta a una produzione continua, precisa e affidabile.
Un approccio sperimentale per l’industria del futuro
Il valore del progetto CELLA non risiede solo nei risultati tecnologici, ma anche nel metodo collaborativo e orientato all’industrializzazione. MADE4.0 ha coordinato le attività raccogliendo le idee dei dottorandi del Politecnico, che hanno effettuato parte del loro percorso di ricerca in Comau, e trasformandole in due vere stazioni di prova semi-automatiche.
Queste piattaforme permetteranno di validare ogni singolo passaggio e potranno essere aggiornate e migliorate anche in futuro.
Una volta conclusa la fase di test presso MADE4.0, Comau trasferirà le stazioni nella propria dry room (ambiente a umidità controllata) per estendere le prove a materiali particolarmente sensibili come il litio metallico. L’obiettivo finale è la realizzazione di macchine complete e pienamente integrate, in grado di operare in ambienti produttivi reali.
Non si tratta solo di aggiornare le competenze del personale, ma di costruire le condizioni per una capacità di innovazione diffusa, quotidiana e profondamente radicata nei processi di fabbrica.
Grazie alla sinergia tra ricerca, industria e innovazione, il progetto CELLA rappresenta un passo concreto verso la costruzione di competenze e tecnologie europee per la produzione di batterie. Le soluzioni sviluppate, una volta validate, potranno abilitare la realizzazione di linee produttive modulari, flessibili e altamente automatizzate, aprendo la strada a una nuova generazione di gigafactory italiane ed europee.
MADE4.0 continuerà a offrire supporto e spazio per test futuri, confermandosi come hub di riferimento per l’innovazione manifatturiera nel settore battery.
Il futuro della produzione energetica sostenibile passa (anche) da qui.