W procesie produkcji baterii litowo-jonowych proces powlekania, jako kluczowe ogniwo, bezpośrednio wpływa na wydajność i bezpieczeństwo baterii. Stabilność platformy sterowania ruchem maszyny do powlekania baterii litowych odgrywa decydującą rolę w dokładności powlekania. Granit i żeliwo, jako powszechnie stosowane materiały platformowe, różnica w ich stabilności wymiarowej przyciągnęła wiele uwagi. W tym artykule dogłębnie przeanalizujemy znaczną poprawę stabilności wymiarowej granitu w porównaniu z żeliwem na platformie sterowania ruchem maszyn do powlekania baterii litowych poprzez właściwości materiałów, dane eksperymentalne i przypadki praktycznych zastosowań.
Właściwości materiału stanowią podstawę stabilności
Żeliwo, jako tradycyjny materiał przemysłowy, było kiedyś szeroko stosowane w dziedzinie platform sterowania ruchem ze względu na doskonałe właściwości odlewnicze i zalety kosztowe. Jednak materiały żeliwne mają wady wrodzone. Jego struktura wewnętrzna zawiera dużą ilość grafitu płatkowego, co jest równoważne pęknięciom wewnętrznym i zmniejszy ogólną sztywność materiału. Tymczasem współczynnik rozszerzalności cieplnej żeliwa jest stosunkowo wysoki, około 10-12 ×10⁻⁶/℃. Pod wpływem akumulacji ciepła generowanego przez długotrwałą eksploatację powłoki baterii litowej jest ona podatna na odkształcenia termiczne. Ponadto wewnątrz żeliwa występuje naprężenie odlewnicze. Z czasem uwolnienie naprężenia spowoduje nieodwracalne zmiany w rozmiarze platformy, wpływając na dokładność powłoki.
Granit to naturalny materiał, który powstał w wyniku procesów geologicznych trwających setki milionów lat. Jego wewnętrzna struktura krystaliczna jest gęsta i jednolita, a także ma wrodzoną wysoką stabilność. Współczynnik rozszerzalności liniowej granitu wynosi zaledwie 0,5-8×10⁻⁶/℃, co stanowi 1/2-1/3 współczynnika żeliwa, i jest on niezwykle niewrażliwy na zmiany temperatury. Tymczasem granit ma twardą teksturę, a jego wytrzymałość na ściskanie wynosi aż 1050-14 000 kilogramów na centymetr kwadratowy. Może skutecznie opierać się uderzeniom sił zewnętrznych i wibracjom, zapewniając solidną i stabilną podstawę dla platformy sterowania ruchem. W jego wnętrzu nie ma prawie żadnych naprężeń szczątkowych i nie powoduje zmian wymiarowych z powodu uwalniania naprężeń, zapewniając stabilność wymiarową platformy dzięki istocie materiału.
Dane eksperymentalne potwierdzają różnice w wydajności
Aby wizualnie porównać różnice w stabilności wymiarowej między granitem a żeliwem, zespół badawczy przeprowadził specjalny eksperyment. Wybrano dwie platformy sterowania ruchem maszyny do powlekania baterii litowych o tej samej specyfikacji, wykonane odpowiednio z granitu i żeliwa, i przetestowano je w tych samych warunkach środowiskowych. Eksperyment symulował rzeczywisty scenariusz roboczy maszyny do powlekania baterii litowych. Poprzez ciągłą pracę urządzenia monitorowano zmiany wielkości platformy w różnych punktach czasowych.
Wyniki eksperymentów pokazują, że po ciągłej pracy przez 24 godziny, z powodu ciepła generowanego przez działanie sprzętu, temperatura powierzchni platformy z żeliwa wzrosła o około 15℃, co spowodowało wzrost o 0,03 mm w wymiarze długości platformy. W tych samych warunkach zmienność wielkości platformy granitowej jest prawie nieistotna, a zakres wahań jej wielkości jest mniejszy niż 0,005 mm. Po 1000 godzinach długoterminowych testów starzenia, z powodu uwolnienia naprężeń wewnętrznych i akumulacji odkształceń cieplnych, błąd płaskości platformy żeliwnej rozszerzył się z początkowych 0,01 mm do 0,05 mm. Błąd płaskości platformy granitowej jest zawsze utrzymywany w granicach 0,015 mm, a zaleta stabilności wymiarowej jest oczywista.
Wybitne osiągnięcia w zastosowaniach praktycznych
W rzeczywistej produkcji dużego przedsiębiorstwa produkującego baterie litowe, kiedyś stosowano żeliwne platformy sterowania ruchem. Wraz ze wzrostem czasu pracy sprzętu, dokładność powlekania stopniowo spadała, co skutkowało nierównomierną grubością powłoki, słabą spójnością arkuszy elektrod baterii i wskaźnikiem wadliwego produktu sięgającym 8%. Aby rozwiązać ten problem, przedsiębiorstwo wymieniło platformy sterowania ruchem niektórych urządzeń na materiały granitowe.
Po wymianie stabilność wymiarowa sprzętu została znacznie poprawiona. Podczas sześciomiesięcznego cyklu produkcyjnego maszyna do powlekania wykorzystująca platformę granitową zawsze utrzymywała błąd grubości powłoki w granicach ±2μm, a wskaźnik wadliwego produktu został znacznie zmniejszony do mniej niż 3%. Tymczasem, ponieważ platformy granitowe nie wymagają tak częstej precyzyjnej kalibracji i konserwacji jak platformy żeliwne, oszczędzają przedsiębiorstwom znaczną ilość kosztów konserwacji sprzętu i przestojów każdego roku oraz zwiększają wydajność produkcji o ponad 15%.
Podsumowując, w zastosowaniu platformy sterowania ruchem maszyn do powlekania baterii litowych granit, dzięki swoim wyjątkowym właściwościom materiałowym, znacznie przewyższa żeliwo pod względem stabilności wymiarowej. Niezależnie od tego, czy z perspektywy natury materiału, danych eksperymentalnych, czy efektów praktycznego zastosowania, granit zapewnia niezawodną gwarancję wysokiej precyzji i stabilności produkcji procesów powlekania baterii litowych. Dzięki ciągłemu doskonaleniu wymagań jakościowych produktów w branży baterii litowych, platformy sterowania ruchem wykonane z granitu z pewnością staną się głównym wyborem w branży.
Czas publikacji: 22-05-2025