Ne tako davno, došlo je do kvalitativnog proboja u procesu rezanja katode koji je tako dugo mučio industriju.
Procesi slaganja i namotavanja:
Posljednjih godina, kako je novo energetsko tržište postalo vruće, instalisani kapacitet odbaterijepovećava se iz godine u godinu, a njihov koncept dizajna i tehnologija obrade kontinuirano se unapređuju, među kojima nikada nije prestala rasprava o procesu namotavanja i laminiranja električnih ćelija. Trenutno je glavna struja na tržištu efikasnija, niža cijena i zrelija primjena procesa namotavanja, ali je ovim procesom teško kontrolirati toplinsku izolaciju između ćelija, što može lako dovesti do lokalnog pregrijavanja ćelija i rizik od toplotnog širenja.
Nasuprot tome, proces laminiranja može bolje igrati prednosti velikihbaterije, njegova sigurnost, gustoća energije, kontrola procesa su povoljniji od namotaja. Osim toga, proces laminacije može bolje kontrolirati prinos ćelija, kod korisnika novih energetskih vozila raspon je sve veći trend, proces laminiranja visoke gustoće energije prednosti više obećava. Trenutno, glavni proizvođači energetskih baterija su istraživanje i proizvodnja lameliranih ploča.
Za potencijalne vlasnike novih energetskih vozila, zabrinutost oko kilometraže je nesumnjivo jedan od ključnih faktora koji utječu na njihov izbor vozila.Naročito u gradovima gdje uređaji za punjenje nisu savršeni, postoji hitnija potreba za električnim vozilima velikog dometa. Trenutno je službeni domet čisto električnih vozila na novu energiju generalno najavljen na 300-500 km, pri čemu je stvarni domet često umanjen u odnosu na službeni domet u zavisnosti od klime i uslova na putu. Sposobnost povećanja stvarnog dometa usko je povezana sa gustinom energije energetske ćelije, pa je proces laminacije stoga konkurentniji.
Međutim, složenost procesa laminiranja i mnoge tehničke poteškoće koje je potrebno riješiti su u određenoj mjeri ograničile popularnost ovog procesa. Jedna od ključnih poteškoća je to što izbočine i prašina nastali tokom procesa rezanja i laminiranja mogu lako uzrokovati kratke spojeve u bateriji, što predstavlja veliku opasnost po sigurnost. Osim toga, materijal katode je najskuplji dio ćelije (LiFePO4 katode čine 40%-50% cijene ćelije, a ternarne litijumske katode čine još veći trošak), pa ako je efikasna i stabilna katoda Metoda obrade se ne može pronaći, to će uzrokovati veliki gubitak troškova za proizvođače baterija i ograničiti daljnji razvoj procesa laminiranja.
Status quo rezanja hardvera - visok potrošni materijal i nizak plafon
Trenutno, u procesu štancanja prije procesa laminiranja, uobičajeno je na tržištu koristiti hardversko štancanje za rezanje stupa koristeći izuzetno mali razmak između proboja i donje matrice alata. Ovaj mehanički proces ima dugu povijest razvoja i relativno je zreo u svojoj primjeni, ali naprezanja uzrokovana mehaničkim ugrizom često ostavljaju obrađeni materijal nekim nepoželjnim karakteristikama, kao što su srušeni uglovi i neravnine.
Kako bi se izbjegle neravnine, hardversko štancanje mora pronaći najprikladniji bočni pritisak i preklapanje alata u skladu s prirodom i debljinom elektrode, a nakon nekoliko krugova testiranja prije početka serijske obrade. Štaviše, probijanje hardvera može uzrokovati habanje alata i lijepljenje materijala nakon dugih sati rada, što dovodi do nestabilnosti procesa, što rezultira lošim kvalitetom rezanja, što u konačnici može dovesti do nižeg prinosa baterija, pa čak i sigurnosnih opasnosti. Proizvođači baterija za napajanje često mijenjaju noževe svakih 3-5 dana kako bi izbjegli skrivene probleme. Iako vijek trajanja alata koji je najavio proizvođač može biti 7-10 dana, ili može izrezati 1 milijun komada, ali tvornica baterija kako bi se izbjegle serije neispravnih proizvoda (loše treba da se odbace u serijama), često će mijenjati nož unaprijed, a to će donijeti velike troškove potrošnog materijala.
Osim toga, kao što je već spomenuto, u cilju poboljšanja asortimana vozila, fabrike baterija su naporno radile na poboljšanju gustine energije baterija. Prema industrijskim izvorima, da bi se poboljšala gustoća energije jedne ćelije, prema postojećem hemijskom sistemu, hemijsko sredstvo za poboljšanje gustine energije jedne ćelije u osnovi je dodirnulo plafon, samo kroz gustinu zbijanja i debljinu stub od dva za izradu članaka. Povećanje gustoće sabijanja i debljine stuba nesumnjivo će više naštetiti alatu, što znači da će se vrijeme zamjene alata opet skratiti.
Kako se veličina ćelije povećava, alati koji se koriste za izrezivanje također moraju biti veći, ali će veći alati nesumnjivo smanjiti brzinu mehaničkog rada i smanjiti efikasnost rezanja. Može se reći da tri glavna faktora dugoročne stabilne kvalitete, trenda visoke gustoće energije i efikasnosti rezanja stupova velike veličine određuju gornju granicu procesa rezanja hardvera, a ovaj tradicionalni proces će biti teško prilagoditi budućnosti. razvoj.
Pikosekundna laserska rješenja za prevazilaženje pozitivnih izazova u rezanju
Brzi razvoj laserske tehnologije pokazao je njen potencijal u industrijskoj obradi, a posebno 3C industrija je u potpunosti pokazala pouzdanost lasera u preciznoj obradi. Međutim, rani pokušaji da se koriste nanosekundni laseri za rezanje stubova, ali ovaj proces nije bio promoviran u velikim razmjerima zbog velike zone utjecaja topline i izbočina nakon nanosekundne laserske obrade, što nije zadovoljavalo potrebe proizvođača baterija. Međutim, prema istraživanju autora, kompanije su predložile novo rješenje i postigli su određeni rezultati.
Što se tiče tehničkog principa, pikosekundni laser je u stanju da se osloni na svoju izuzetno veliku vršnu snagu da trenutno ispari materijal zbog svoje izuzetno uske širine impulsa. Za razliku od termičke obrade nanosekundnim laserima, pikosekundni laseri su procesi parne ablacije ili reformulacije sa minimalnim termičkim efektima, bez topljivih zrna i urednih ivica obrade, koje razbijaju zamku velikih zona pogođenih toplotom i neravnina sa nanosekundnim laserima.
Pikosekundni proces laserskog izrezivanja riješio je mnoge bolne točke trenutnog hardverskog izrezivanja, omogućavajući kvalitativno poboljšanje procesa rezanja pozitivne elektrode, koja čini najveći dio cijene baterije baterije.
1. Kvalitet i prinos
Hardversko izrezivanje je korištenje principa mehaničkog grickanja, rezni uglovi su skloni defektima i zahtijevaju ponovljeno otklanjanje grešaka. Mehanički sekači će se vremenom istrošiti, što će rezultirati neravninama na stubovima, što utiče na prinos cijele serije ćelija. Istovremeno, povećana gustina zbijanja i debljina stuba radi poboljšanja gustine energije monomera će također povećati trošenje noža za rezanje. Pikosekundna laserska obrada velike snage od 300 W je stabilnog kvaliteta i može raditi stabilno dugo vremena, čak i ako se materijal zgusne bez gubitka opreme.
2. Ukupna efikasnost
Što se tiče efikasnosti direktne proizvodnje, mašina za proizvodnju pikosekundnih laserskih pozitivnih elektroda velike snage od 300W je na istom nivou proizvodnje po satu kao i mašina za proizvodnju hardvera za sečenje, ali s obzirom na to da hardverske mašine moraju menjati noževe jednom svaka tri do pet dana , što će neminovno dovesti do gašenja proizvodne linije i ponovnog puštanja u rad nakon promjene noža, svaka promjena noža znači nekoliko sati zastoja. Laserska proizvodnja velike brzine štedi vrijeme izmjene alata i ukupna efikasnost je bolja.
3. Fleksibilnost
Za fabrike energetskih ćelija, linija za laminiranje često nosi različite tipove ćelija. Svaka promjena će trajati još nekoliko dana za hardversku opremu za izrezivanje, a s obzirom da neke ćelije imaju zahtjeve za probijanje uglova, ovo će dodatno produžiti vrijeme promjene.
Laserski proces, s druge strane, nema problema sa zamjenama. Bilo da se radi o promjeni oblika ili veličine, laser može "uraditi sve". Treba dodati da u procesu rezanja, ako se proizvod 590 zamijeni proizvodom 960 ili čak 1200, za sečenje hardvera potreban je veliki nož, dok laserski proces zahtijeva samo 1-2 dodatna optička sistema i rezanje efikasnost nije pogođena. Može se reći da je, bilo da se radi o promjeni masovne proizvodnje, ili o malim probnim uzorcima, fleksibilnost laserskih prednosti probila gornju granicu rezanja hardvera, kako bi proizvođači baterija uštedjeli mnogo vremena .
4. Niski ukupni troškovi
Iako je proces rezanja hardvera trenutno glavni proces za rezanje stubova i početni trošak kupovine je nizak, zahtijeva česte popravke matrice i promjene matrica, a ove akcije održavanja dovode do zastoja proizvodne linije i koštaju više radnih sati. Nasuprot tome, pikosekundno lasersko rješenje nema drugog potrošnog materijala i minimalne troškove naknadnog održavanja.
Dugoročno, očekuje se da će pikosekundno lasersko rješenje u potpunosti zamijeniti trenutni proces rezanja hardvera u području rezanja pozitivnih elektroda litijumske baterije i postati jedna od ključnih točaka za promicanje popularnosti procesa laminiranja, baš kao " jedan mali korak za sečenje elektrodama, jedan veliki korak za proces laminiranja." Naravno, novi proizvod je i dalje podložan industrijskoj provjeri, da li se pozitivno rješenje pikosekundnog lasera može prepoznati od strane velikih proizvođača baterija i da li pikosekundni laser zaista može riješiti probleme koje korisnicima donosi tradicionalni proces, sačekajmo i vidimo.
Vrijeme objave: Sep-14-2022