Nu cu mult timp în urmă, a existat o descoperire calitativă în procesul de tăiere cu catod care a afectat industria atât de mult timp.
Procese de stivuire și bobinare:
În ultimii ani, pe măsură ce noua piață de energie a devenit fierbinte, capacitatea instalată debaterii de puterea crescut de la an la an, iar conceptul lor de design și tehnologia de procesare au fost îmbunătățite continuu, printre care discuția despre procesul de bobinare și procesul de laminare a celulelor electrice nu s-a oprit niciodată. În prezent, curentul principal de pe piață este aplicarea mai eficientă, cu costuri mai mici și mai mature a procesului de înfășurare, dar acest proces este dificil de controlat izolarea termică dintre celule, ceea ce poate duce cu ușurință la supraîncălzirea locală a celulelor și a celulelor. riscul de răspândire a evaporării termice.
În schimb, procesul de laminare poate juca mai bine avantajele de marecelulele bateriei, siguranța sa, densitatea de energie, controlul procesului sunt mai avantajoase decât înfășurarea. În plus, procesul de laminare poate controla mai bine randamentul celulei, în utilizatorul de noua gamă de vehicule de energie este o tendință din ce în ce mai mare, avantajele procesului de laminare de înaltă densitate de energie mai promițătoare. În prezent, șeful producătorilor de baterii de putere sunt cercetarea și producția procesului de foi laminate.
Pentru potențialii proprietari de vehicule cu energie nouă, anxietatea față de kilometraj este, fără îndoială, unul dintre factorii cheie care influențează alegerea vehiculului.Mai ales în orașele în care facilitățile de încărcare nu sunt perfecte, există o nevoie mai urgentă de vehicule electrice cu rază lungă de acțiune. În prezent, gama oficială de vehicule cu energie nouă pur electrică este, în general, anunțată la 300-500 km, autonomia reală fiind adesea redusă din gama oficială în funcție de climă și condițiile de drum. Capacitatea de a crește intervalul real este strâns legată de densitatea energetică a celulei de putere, iar procesul de laminare este, prin urmare, mai competitiv.
Cu toate acestea, complexitatea procesului de laminare și numeroasele dificultăți tehnice care trebuie rezolvate au limitat într-o oarecare măsură popularitatea acestui proces. Una dintre dificultățile cheie este că bavurile și praful generate în timpul procesului de tăiere și laminare pot provoca cu ușurință scurtcircuite în baterie, ceea ce reprezintă un pericol imens pentru siguranță. În plus, materialul catodic este partea cea mai costisitoare a celulei (catozii LiFePO4 reprezintă 40%-50% din costul celulei, iar catozii ternari de litiu reprezintă un cost și mai mare), deci dacă un catod eficient și stabil metoda de procesare nu poate fi găsită, va provoca o risipă mare de costuri pentru producătorii de baterii și va limita dezvoltarea ulterioară a procesului de laminare.
Status quo de tăiere a feroneriei - consumabile mari și tavan scăzut
În prezent, în procesul de tăiere cu matriță înainte de procesul de laminare, este obișnuit pe piață să se folosească ștanțarea matriței hardware pentru a tăia piesa de stâlp folosind spațiul extrem de mic dintre poanson și matrița inferioară a sculei. Acest proces mecanic are o istorie lungă de dezvoltare și este relativ matur în aplicarea sa, dar tensiunile cauzate de mușcătura mecanică lasă adesea materialul prelucrat cu unele caracteristici nedorite, cum ar fi colțurile prăbușite și bavurile.
Pentru a evita bavurile, perforarea matrițelor hardware trebuie să găsească cea mai potrivită presiune laterală și suprapunerea sculei în funcție de natura și grosimea electrodului și după mai multe runde de testare înainte de a începe procesarea lotului. În plus, ștanțarea matrițelor hardware poate cauza uzura sculei și lipirea materialului după ore lungi de lucru, ceea ce duce la instabilitate a procesului, ceea ce duce la o calitate slabă a tăierii, ceea ce poate duce, în cele din urmă, la un randament mai scăzut al bateriei și chiar la pericole de siguranță. Producătorii de baterii de putere schimbă adesea cuțitele la fiecare 3-5 zile pentru a evita problemele ascunse. Deși durata de viață a sculei anunțată de producător poate fi de 7-10 zile, sau poate tăia 1 milion de bucăți, dar fabrica de baterii pentru a evita loturile de produse defecte (trebuie să fie casate în loturi), adesea va schimba cuțitul în avans, iar acest lucru va aduce costuri uriașe pentru consumabile.
În plus, așa cum sa menționat mai sus, pentru a îmbunătăți gama de vehicule, fabricile de baterii au lucrat din greu pentru a îmbunătăți densitatea energetică a bateriilor. Potrivit surselor din industrie, pentru a îmbunătăți densitatea energetică a unei singure celule, în cadrul sistemului chimic existent, mijloacele chimice de îmbunătățire a densității energetice a unei singure celule au atins practic plafonul, doar prin densitatea de compactare și grosimea de piesa de stâlp a celor doi să facă articole. Creșterea densității de compactare și a grosimii stâlpului va răni, fără îndoială, mai mult instrumentul, ceea ce înseamnă că timpul de înlocuire a unealta va fi din nou scurtat.
Pe măsură ce dimensiunea celulei crește, uneltele folosite pentru a efectua tăierea cu matriță, de asemenea, trebuie făcute mai mari, dar uneltele mai mari vor reduce fără îndoială viteza de funcționare mecanică și vor reduce eficiența tăierii. Se poate spune că cei trei factori principali de calitate stabilă pe termen lung, tendința de densitate ridicată a energiei și eficiența de tăiere a stâlpilor de dimensiuni mari determină limita superioară a procesului de tăiere cu matriță hardware, iar acest proces tradițional va fi dificil de adaptat la viitor. dezvoltare.
Soluții cu laser picosecunde pentru a depăși provocările pozitive de tăiere cu matriță
Dezvoltarea rapidă a tehnologiei laser și-a arătat potențialul în prelucrarea industrială, iar industria 3C în special a demonstrat pe deplin fiabilitatea laserelor în prelucrarea de precizie. Cu toate acestea, s-au făcut încercări timpurii de a folosi lasere nanosecunde pentru tăierea stâlpilor, dar acest proces nu a fost promovat la scară largă din cauza zonei mari afectate de căldură și a bavurilor după procesarea laser în nanosecunde, care nu a îndeplinit nevoile producătorilor de baterii. Totuși, conform cercetărilor autoarei, o nouă soluție a fost propusă de companii și s-au obținut anumite rezultate.
În ceea ce privește principiul tehnic, laserul de picosecundă se poate baza pe puterea sa de vârf extrem de mare pentru a vaporiza instantaneu materialul datorită lățimii extrem de înguste a impulsului. Spre deosebire de procesarea termică cu lasere de nanosecundă, laserele de picosecunde sunt procese de ablație sau reformulare cu vapori cu efecte termice minime, fără granule de topire și margini de procesare îngrijite, care sparg capcana zonelor mari afectate de căldură și bavuri cu lasere nanosecunde.
Procesul de tăiere cu laser de picosecundă a rezolvat multe dintre punctele dureroase ale tăierii hardware actuale, permițând o îmbunătățire calitativă a procesului de tăiere a electrodului pozitiv, care reprezintă cea mai mare parte din costul celulei bateriei.
1. Calitate și randament
Tăierea feroneriei este utilizarea principiului ronțării mecanice, colțurile de tăiere sunt predispuse la defecte și necesită depanare repetată. Frezele mecanice se vor uza în timp, rezultând bavuri pe piesele polare, ceea ce afectează randamentul întregului lot de celule. În același timp, densitatea crescută de compactare și grosimea piesei polare pentru a îmbunătăți densitatea energetică a monomerului va crește, de asemenea, uzura cuțitului de tăiere. Procesarea laser cu picosecunde de mare putere de 300 W este de calitate stabilă și poate funcționa constant. pentru o lungă perioadă de timp, chiar dacă materialul este îngroșat fără a provoca pierderea echipamentului.
2. Eficiența generală
În ceea ce privește eficiența producției directe, mașina de producție cu electrozi pozitivi laser de 300 W de putere mare în picosecundă este la același nivel de producție pe oră ca și mașina de producție de tăiat cu matriță, dar având în vedere că mașinile de hardware trebuie să schimbe cuțitele o dată la trei până la cinci zile , ceea ce va duce inevitabil la o oprire a liniei de producție și la o repunere în funcțiune după schimbarea cuțitului, fiecare schimbare a cuțitului înseamnă câteva ore de nefuncționare. Producția cu laser de mare viteză economisește timpul de schimbare a sculei și eficiența generală este mai bună.
3. Flexibilitate
Pentru fabricile de celule de putere, o linie de laminare va transporta adesea diferite tipuri de celule. Fiecare schimbare va dura încă câteva zile pentru echipamentele de tăiere cu matriță și având în vedere că unele celule au cerințe de perforare a colțurilor, acest lucru va prelungi și mai mult timpul de schimbare.
Procesul cu laser, pe de altă parte, nu are bătaia de cap a schimbărilor. Fie că este o schimbare de formă sau o schimbare de dimensiune, laserul poate „face totul”. Trebuie adăugat că în procesul de tăiere, dacă un produs 590 este înlocuit cu un produs 960 sau chiar 1200, debitarea feroneriei necesită un cuțit mare, în timp ce procesul laser necesită doar 1-2 sisteme optice suplimentare și tăierea. eficiența nu este afectată. Se poate spune că, fie că este vorba de o schimbare a producției de masă, fie de eșantioane de probă la scară mică, flexibilitatea avantajelor laser a depășit limita superioară a tăierii cu matriță hardware, pentru ca producătorii de baterii să economisească mult timp. .
4. Cost global scăzut
Deși procesul de tăiere cu matriță de feronerie este în prezent procesul obișnuit pentru tăierea stâlpilor, iar costul inițial de achiziție este scăzut, necesită reparații frecvente și schimbări ale matrițelor, iar aceste acțiuni de întreținere duc la oprirea liniei de producție și costă mai multe ore de muncă. În schimb, soluția laser cu picosecunde nu are alte consumabile și costuri minime de întreținere ulterioară.
Pe termen lung, se așteaptă ca soluția laser picosecundă să înlocuiască complet procesul actual de tăiere cu matriță hardware în domeniul tăierii cu electrozi pozitivi ai bateriei cu litiu și să devină unul dintre punctele cheie pentru promovarea popularității procesului de laminare, la fel ca " un pas mic pentru tăierea electrodului, un pas mare pentru procesul de laminare”. Desigur, noul produs este încă supus verificării industriale, dacă soluția pozitivă de tăiere a laserului cu picosecundă poate fi recunoscută de marii producători de baterii și dacă laserul cu picosecunde poate rezolva cu adevărat problemele aduse utilizatorilor de procesul tradițional, hai sa asteptam si sa vedem.
Ora postării: 14-sept-2022