La tecnologia delle batterie al litio risale agli anni '70, quando le prime scoperte hanno gettato le basi per le batterie ricaricabili1 . La prima batteria agli ioni di litio (LiB) commerciale è arrivata solo nel 1991, quando Sony l'ha introdotta per i dispositivi elettronici portatili2 . La crescita su scala industriale è avvenuta molto più tardi, accelerando tra la metà e la fine degli anni 2000, quando i veicoli elettrici (EV) e lo stoccaggio di energia hanno iniziato a prendere piede. È stato allora che anche la logistica delle LiB ha iniziato a svilupparsi in modo più industriale.
"A metà degli anni 2010, la sfida principale nel campo dell'imballaggio era quella di garantire la conformità alle normative delle Nazioni Unite sulle merci pericolose (UNDG) e assicurare che le spedizioni potessero viaggiare in sicurezza attraverso complesse rotte internazionali", ha affermato Amaury Fruchaud, Global LiB Segment Director presso Nefab Group. "Le soluzioni di imballaggio erano progettate per essere robuste, dando priorità alla sicurezza e alla conformità rispetto all'efficienza dei costi, alla predisposizione all'automazione o alla sostenibilità".
Cosa sta guidando oggi le decisioni relative al confezionamento delle batterie agli ioni di litio
Se oggi acquisti imballaggi per batterie agli ioni di litio, ti trovi in un mondo completamente diverso rispetto a cinque o dieci anni fa.
I volumi delle batterie stanno aumentando rapidamente, trainati dalla crescita esponenziale dei veicoli elettrici e dello stoccaggio di energia3 . Allo stesso tempo, la produzione sta diventando sempre più automatizzata e i requisiti di sostenibilità sempre più rigorosi.
Per i team addetti agli acquisti e alla catena di approvvigionamento, l'attenzione si è spostata dalla protezione di base alla precisione, alla durata e all'efficienza del ciclo di vita.
Diverse tendenze evidenti stanno influenzando le decisioni relative al packaging:
- L'automazione sta diventando uno standard
Sempre più stabilimenti produttori di batterie stanno passando alla movimentazione automatizzata4 , il che significa che l'imballaggio deve essere coerente. Se i vassoi si deformano, differiscono dalle tolleranze dimensionali definite o non si impilano bene, possono interrompere una linea o rallentare il flusso dei materiali. - Sostenibilità e circolarità
I requisiti di sostenibilità stanno diventando sempre più rigorosi in tutto il mondo. Le scelte relative agli imballaggi vengono valutate sempre più spesso in base alla riciclabilità, alla riutilizzabilità e all'impatto ambientale complessivo.5 . - Rapida crescita del volume
La produzione di batterie spesso cresce più rapidamente del previsto. Le scelte di imballaggio effettuate in una fase iniziale possono sostenere tale crescita o costringere a costose riprogettazioni in un secondo momento.
La produzione di batterie agli ioni di litio diventa sempre più automatizzata.
Soluzioni iniziali: vassoi in schiuma
Inizialmente, i moduli batteria e le spedizioni di celle si basavano in gran parte su vassoi in schiuma di polietilene espanso (EPE). Questi vassoi erano economici da stampare, leggeri e fornivano una protezione efficace per i componenti sensibili delle batterie.
Tuttavia, con l'aumento della produzione di batterie, gli svantaggi della schiuma divennero sempre più difficili da ignorare. Nel corso del tempo, molte aziende si trovarono ad affrontare diversi problemi:
- I vassoi hanno perso la loro forma e si sono compressi
- Non sempre resistono bene e tendono a deteriorarsi dopo diversi cicli di riutilizzo.
- Le grandi variazioni dimensionali hanno reso più difficile la movimentazione automatizzata.
- Il riciclaggio si è rivelato difficile, incoerente e dipendente dai sistemi locali di gestione dei rifiuti.
Ciò che funzionava bene a basso volume spesso diventava un limite su larga scala.
I vassoi automatizzati Nefab, realizzati con materiali di alta qualità, sono resistenti e mantengono la loro integrità anche dopo un uso ripetuto.
Il passaggio agli imballaggi in plastica ingegnerizzata
Con l'aumento dei volumi di produzione e la diffusione dell'automazione negli stabilimenti di produzione di batterie, gli imballaggi dovevano svolgere un ruolo più importante rispetto alla semplice protezione dei componenti durante il trasporto. L'attenzione si è spostata su soluzioni in grado di mantenere la propria forma, durare più a lungo nei cicli di riutilizzo e garantire prestazioni affidabili viaggio dopo viaggio.
Ecco perché sempre più aziende hanno iniziato a orientarsi verso imballaggi in plastica rigida, in particolare soluzioni termoformate e stampate a iniezione.
Vassoi in plastica termoformata: una fase di transizione
La termoformatura è un processo in cui un foglio di plastica viene riscaldato e modellato in una forma, ad esempio un vassoio. Per le aziende, è un'opzione interessante in quanto:
- Resiste meglio della schiuma, il che ne favorisce il riutilizzo
- Di solito richiede tempi di consegna più brevi rispetto agli utensili più complessi.
- Riduce l'uso di materiale grazie al contenuto riciclato e alla riciclabilità. Spesso il materiale può essere rimacinato... alla fine del ciclo di vita per produrre nuovi vassoi (all'interno dei "sistemi di ritiro").6 ").
Detto questo, i vassoi termoformati presentano ancora alcuni compromessi. Rispetto al design stampato a iniezione, sono in genere meno precisi e offrono meno opzioni di design. A seconda della configurazione, la termoformatura può anche essere più manuale e fornire una resa inferiore rispetto ai processi di stampaggio ad alta velocità.
Di conseguenza, la termoformatura è spesso una soluzione ideale per programmi di medio volume o come soluzione transitoria durante l'aumento della produzione.
La termoformatura (chiamata anche formatura sottovuoto) descrive il processo di riscaldamento di un foglio di plastica. Il foglio di plastica viene riscaldato fino a renderlo morbido, quindi modellato su uno stampo mediante aspirazione. Una volta raffreddato, la plastica in eccesso viene tagliata per ottenere il pezzo finale.
Imballaggi stampati a iniezione: realizzati per la produzione su larga scala e l'automazione
Per la produzione su larga scala di batterie agli ioni di litio, gli imballaggi in plastica stampati a iniezione sono diventati la scelta preferita.
Lo stampaggio a iniezione produce vassoi altamente precisi e resistenti che mantengono la loro forma e garantiscono prestazioni costanti. Questi sono i requisiti fondamentali per l'automazione e le operazioni ad alta produttività, dove anche piccole variazioni possono rallentare il processo.
Dal punto di vista del produttore, i vantaggi sono evidenti:
- Tolleranze dimensionali strette che supportano la movimentazione automatizzata
- Elevata durata nel corso di più cicli di riutilizzo
- Maggiore flessibilità di progettazione, comprese forme e caratteristiche complesse
- Facile da pulire, quindi perfetto per la logistica a ciclo chiuso7
Lo svantaggio principale è rappresentato dai costi iniziali più elevati. Tuttavia, se valutate dal punto di vista del costo totale di proprietà, le soluzioni stampate a iniezione spesso garantiscono ottimi rendimenti in ambienti ad alto volume, riducendo i danni, i tempi di inattività e la variabilità operativa.
A quel punto, la decisione non riguarda più tanto il costo unitario quanto piuttosto l'affidabilità e l'efficienza a lungo termine.
Perché la scelta del packaging diventa una decisione strategica
"Non esiste un'unica soluzione di imballaggio 'migliore' per ogni spedizione di batterie agli ioni di litio: ciò che funziona dipende dallo stato attuale della produzione e dalla rapidità con cui deve essere scalata", ha affermato Amaury. "I programmi in fase iniziale spesso danno priorità alla flessibilità e a un investimento iniziale contenuto, mentre le operazioni su larga scala tendono a concentrarsi maggiormente sulla durata, sulla ripetibilità per l'automazione e sull'efficienza logistica".
Una buona strategia di imballaggio riduce i rischi iniziali, favorisce operazioni quotidiane più fluide ed evita costose riprogettazioni in futuro.
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