No fa gaire, hi va haver un avenç qualitatiu en el procés de tall de càtode que havia afectat la indústria durant tant de temps.
Processos d'apilament i bobinat:
En els últims anys, a mesura que el nou mercat energètic s'ha convertit en calent, la capacitat instal·lada debateries d'alimentacióha augmentat any rere any, i el seu concepte de disseny i tecnologia de processament s'han millorat contínuament, entre els quals la discussió sobre el procés de bobinat i el procés de laminació de les cèl·lules elèctriques no s'ha aturat mai.Actualment, el corrent principal del mercat és l'aplicació més eficient, de menor cost i més madura del procés de bobinat, però aquest procés és difícil de controlar l'aïllament tèrmic entre les cèl·lules, cosa que pot provocar fàcilment un sobreescalfament local de les cèl·lules i el risc de propagació tèrmica de desbordament.
En canvi, el procés de laminació pot jugar millor els avantatges de granscèl·lules de la bateria, la seva seguretat, densitat d'energia i control del procés són més avantatjoses que el bobinat.A més, el procés de laminació pot controlar millor el rendiment de les cèl·lules, en l'usuari de la gamma de vehicles d'energia nova és una tendència cada vegada més alta, el procés de laminació té avantatges d'alta densitat d'energia més prometedors.En l'actualitat, el cap dels fabricants de bateries d'energia són la recerca i la producció de procés de làmina laminat.
Per als propietaris potencials de vehicles d'energia nova, l'ansietat pel quilometratge és sens dubte un dels factors clau que influeixen en la seva elecció del vehicle.Sobretot a les ciutats on les instal·lacions de recàrrega no són perfectes, hi ha una necessitat més urgent de vehicles elèctrics de llarg abast.Actualment, l'autonomia oficial de vehicles elèctrics de nova energia s'anuncia generalment a 300-500 km, amb l'autonomia real sovint descomptada de la gamma oficial en funció del clima i de les condicions de la carretera.La capacitat d'augmentar el rang real està estretament relacionada amb la densitat d'energia de la cèl·lula de potència i, per tant, el procés de laminació és més competitiu.
No obstant això, la complexitat del procés de laminació i les moltes dificultats tècniques que cal resoldre han limitat la popularitat d'aquest procés fins a cert punt.Una de les dificultats clau és que les rebaves i la pols generada durant el procés de troquelat i laminació poden provocar fàcilment curtcircuits a la bateria, la qual cosa suposa un gran perill per a la seguretat.A més, el material del càtode és la part més costosa de la cèl·lula (els càtodes LiFePO4 representen entre el 40% i el 50% del cost de la cèl·lula i els càtodes de liti ternari representen un cost encara més elevat), de manera que si un càtode eficient i estable No es pot trobar el mètode de processament, provocarà un gran malbaratament de costos per als fabricants de bateries i limitarà el desenvolupament posterior del procés de laminació.
Statu quo de troquelat de maquinari: consumibles alts i sostre baix
Actualment, en el procés de troquelat abans del procés de laminació, és comú al mercat utilitzar punxons de maquinari per tallar la peça de pol utilitzant el buit extremadament petit entre el punxó i la matriu de l'eina inferior.Aquest procés mecànic té una llarga història de desenvolupament i és relativament madur en la seva aplicació, però les tensions provocades per la mossegada mecànica sovint deixen el material processat amb algunes característiques indesitjables, com ara cantonades i rebaves col·lapsades.
Per evitar rebaves, la perforació de matriu de maquinari ha de trobar la pressió lateral i la superposició de l'eina més adequades segons la naturalesa i el gruix de l'elèctrode, i després de diverses rondes de proves abans d'iniciar el processament per lots.A més, la perforació de matrius de maquinari pot provocar el desgast de l'eina i l'enganxament del material després de llargues hores de treball, provocant una inestabilitat del procés, donant lloc a una mala qualitat de tall, que en última instància pot provocar un rendiment de la bateria més baix i fins i tot perills de seguretat.Els fabricants de bateries d'energia solen canviar els ganivets cada 3-5 dies per evitar problemes ocults.Tot i que la vida útil de l'eina anunciada pel fabricant pot ser de 7 a 10 dies, o pot tallar 1 milió de peces, però la fàbrica de bateries per evitar lots de productes defectuosos (s'han de desballestar per lots), sovint canviarà el ganivet per endavant, i això comportarà grans costos de consumibles.
A més, com s'ha esmentat anteriorment, per millorar la gamma de vehicles, les fàbriques de bateries han estat treballant dur per millorar la densitat energètica de les bateries.Segons fonts de la indústria, per tal de millorar la densitat d'energia d'una sola cèl·lula, sota el sistema químic existent, els mitjans químics per millorar la densitat d'energia d'una sola cèl·lula bàsicament han tocat el sostre, només a través de la densitat de compactació i el gruix de la peça de pal dels dos per fer articles.L'augment de la densitat de compactació i el gruix del pal, sens dubte, perjudicarà més l'eina, la qual cosa significa que el temps per substituir l'eina es tornarà a escurçar.
A mesura que augmenta la mida de la cèl·lula, les eines utilitzades per realitzar el troquelat també s'han de fer més grans, però les eines més grans, sens dubte, reduiran la velocitat de l'operació mecànica i reduiran l'eficiència del tall.Es pot dir que els tres factors principals de qualitat estable a llarg termini, tendència d'alta densitat d'energia i eficiència de tall de pols de gran mida determinen el límit superior del procés de tall de maquinari, i aquest procés tradicional serà difícil d'adaptar al futur. desenvolupament.
Solucions làser de picosegons per superar reptes positius de troquelat
El ràpid desenvolupament de la tecnologia làser ha demostrat el seu potencial en el processament industrial, i la indústria 3C en particular ha demostrat plenament la fiabilitat dels làsers en el processament de precisió.Tanmateix, es van fer els primers intents d'utilitzar làsers de nanosegons per al tall de pols, però aquest procés no es va promoure a gran escala a causa de la gran zona afectada per la calor i les rebaves després del processament làser de nanosegons, que no satisfà les necessitats dels fabricants de bateries.Tanmateix, segons la investigació de l'autor, les empreses han proposat una nova solució i s'han aconseguit determinats resultats.
Pel que fa al principi tècnic, el làser de picosegons pot confiar en la seva potència màxima extremadament alta per vaporitzar instantàniament el material a causa de la seva amplada de pols extremadament estreta.A diferència del processament tèrmic amb làsers de nanosegons, els làsers de picosegons són processos d'ablació de vapor o de reformulació amb efectes tèrmics mínims, sense perles de fusió i vores de processament nets, que trenquen la trampa de les grans zones afectades per la calor i les rebaves amb làsers de nanosegons.
El procés de tall per làser de picosegons ha resolt molts dels problemes del troquelat de maquinari actual, permetent una millora qualitativa en el procés de tall de l'elèctrode positiu, que representa la major proporció del cost de la pila de la bateria.
1. Qualitat i rendiment
El troquelat de maquinari és l'ús del principi de mossegada mecànica, les cantonades de tall són propenses a defectes i requereixen depuració repetida.Els talladors mecànics es desgastaran amb el temps, donant lloc a rebaves a les peces polars, que afectaran el rendiment de tot el lot de cèl·lules.Al mateix temps, l'augment de la densitat de compactació i el gruix de la peça polar per millorar la densitat d'energia del monòmer també augmentarà el desgast del ganivet de tall. El processament làser de picosegons d'alta potència de 300 W és de qualitat estable i pot funcionar de manera constant. durant molt de temps, fins i tot si el material s'espesseix sense causar pèrdues d'equip.
2. Eficàcia global
Pel que fa a l'eficiència de la producció directa, la màquina de producció d'elèctrodes positius làser de picosegons d'alta potència de 300 W es troba al mateix nivell de producció per hora que la màquina de producció de troquelats de maquinari, però tenint en compte que la maquinària de ferreteria ha de canviar els ganivets cada tres o cinc dies. , la qual cosa comportarà inevitablement un tancament de la línia de producció i una nova posada en marxa després del canvi de ganivet, cada canvi de ganivet significa diverses hores d'inactivitat.La producció d'alta velocitat totalment làser estalvia el temps de canvi d'eines i l'eficiència general és millor.
3. Flexibilitat
Per a les fàbriques de cèl·lules d'energia, una línia de laminació sovint portarà diferents tipus de cèl·lules.Cada canvi trigarà uns quants dies més per als equips de troquelat de maquinari i, atès que algunes cèl·lules tenen requisits de perforació de cantonades, això allargarà encara més el temps de canvi.
El procés làser, en canvi, no té la molèstia dels canvis.Tant si es tracta d'un canvi de forma com d'un canvi de mida, el làser pot "ho fer tot".Cal afegir que en el procés de tall, si un producte 590 es substitueix per un producte 960 o fins i tot un 1200, el troquelat de ferreteria requereix un ganivet gran, mentre que el procés làser només requereix 1-2 sistemes òptics addicionals i el tall. l'eficiència no es veu afectada.Es pot dir que, tant si es tracta d'un canvi de producció en massa com de mostres de prova a petita escala, la flexibilitat dels avantatges del làser ha superat el límit superior del troquelat de maquinari, perquè els fabricants de bateries estalviïn molt de temps. .
4. Baix cost global
Tot i que el procés de tall de matriu de maquinari és actualment el procés principal per tallar pals i el cost de compra inicial és baix, requereix reparacions i canvis de matriu freqüents, i aquestes accions de manteniment provoquen temps d'inactivitat de la línia de producció i costen més hores-home.En canvi, la solució làser de picosegons no té altres consumibles i uns costos de manteniment mínims.
A la llarga, s'espera que la solució làser de picosegons substitueixi completament el procés de tall de maquinari actual en el camp del tall d'elèctrodes positius de bateria de liti i es converteixi en un dels punts clau per promoure la popularitat del procés de laminació, igual que " un petit pas per al troquelat d'elèctrodes, un gran pas per al procés de laminació".Per descomptat, el nou producte encara està subjecte a verificació industrial, si els principals fabricants de bateries poden reconèixer la solució de tall positiu del làser de picosegons i si el làser de picosegon realment pot resoldre els problemes que el procés tradicional presenta als usuaris, esperem i veurem.
Hora de publicació: 14-set-2022