For kort tid siden skete der et kvalitativt gennembrud i katodeskæringsprocessen, som havde plaget industrien så længe.
Stable- og viklingsprocesser:
I de senere år, da det nye energimarked er blevet varmt, er den installerede kapacitet påstrøm batterierer steget år for år, og deres designkoncept og forarbejdningsteknologi er løbende blevet forbedret, blandt andet er diskussionen om viklingsprocessen og lamineringsprocessen af elektriske celler aldrig stoppet. På nuværende tidspunkt er hovedstrømmen på markedet den mere effektive, lavere omkostninger og mere modne anvendelse af viklingsprocessen, men denne proces er vanskelig at kontrollere den termiske isolation mellem cellerne, hvilket let kan føre til lokal overophedning af cellerne og risiko for termisk løbsk spredning.
I modsætning hertil kan lamineringsprocessen bedre spille fordelene ved storebattericeller, dets sikkerhed, energitæthed, processtyring er mere fordelagtige end vikling. Derudover kan lamineringsprocessen bedre kontrollere celleudbyttet, i brugeren af nye energikøretøjssortiment er i stigende grad høj trend, lamineringsprocessen høj energitæthed fordele mere lovende. På nuværende tidspunkt er lederen af strøm batteriproducenter forskning og produktion af laminerede ark proces.
For potentielle ejere af nye energikøretøjer er kilometerangst uden tvivl en af nøglefaktorerne, der påvirker deres valg af køretøj.Især i byer, hvor opladningsfaciliteterne ikke er perfekte, er der et mere presserende behov for langrækkende elektriske køretøjer. På nuværende tidspunkt annonceres den officielle rækkevidde af rene elektriske nye energikøretøjer generelt til 300-500 km, hvor den reelle rækkevidde ofte er nedsat fra den officielle rækkevidde afhængigt af klimaet og vejforholdene. Evnen til at øge den reelle rækkevidde er tæt forbundet med energitætheden i kraftcellen, og lamineringsprocessen er derfor mere konkurrencedygtig.
Imidlertid har kompleksiteten af lamineringsprocessen og de mange tekniske vanskeligheder, der skal løses, begrænset populariteten af denne proces til en vis grad. En af de vigtigste vanskeligheder er, at grater og støv, der dannes under udstansning og laminering, nemt kan forårsage kortslutninger i batteriet, hvilket er en stor sikkerhedsrisiko. Derudover er katodematerialet den dyreste del af cellen (LiFePO4-katoder tegner sig for 40%-50% af cellens omkostninger, og ternære lithiumkatoder står for en endnu højere omkostning), så hvis en effektiv og stabil katode forarbejdningsmetode ikke kan findes, vil det medføre stort omkostningsspild for batteriproducenter og begrænse den videre udvikling af lamineringsprocessen.
Hardware udstansning status quo - høje forbrugsvarer og lavt til loftet
På nuværende tidspunkt, i udstansningsprocessen før lamineringsprocessen, er det almindeligt på markedet at bruge hardware-stansning til at skære polstykket ved hjælp af det ekstremt lille mellemrum mellem stansen og den nedre værktøjsmatrice. Denne mekaniske proces har en lang udviklingshistorie og er relativt moden i sin anvendelse, men spændingerne forårsaget af det mekaniske bid efterlader ofte det bearbejdede materiale med nogle uønskede egenskaber, såsom kollapsede hjørner og grater.
For at undgå grater skal stansning af hardware finde det mest passende sidetryk og værktøjsoverlapning i henhold til elektrodens art og tykkelse og efter flere testrunder, før batchbehandlingen påbegyndes. Ydermere kan udstansning af hardware forårsage værktøjsslid og materiale, der klæber fast efter lange arbejdstimer, hvilket fører til procesustabilitet, hvilket resulterer i dårlig afskæringskvalitet, hvilket i sidste ende kan føre til lavere batteriydelse og endda sikkerhedsrisici. Power batteriproducenter skifter ofte knivene hver 3-5 dag for at undgå skjulte problemer. Selvom værktøjets levetid annonceret af producenten kan være 7-10 dage, eller kan skære 1 million stykker, men batterifabrikken for at undgå partier af defekte produkter (dårligt behov for at blive skrottet i partier), vil ofte skifte kniven på forhånd, og dette vil medføre enorme omkostninger til forbrugsstoffer.
Derudover har batterifabrikker, som nævnt ovenfor, arbejdet hårdt på at forbedre batteriernes energitæthed for at forbedre rækkevidden af køretøjer. Ifølge industrikilder, for at forbedre energitætheden af en enkelt celle, under det eksisterende kemiske system, har de kemiske midler til at forbedre energitætheden af en enkelt celle dybest set rørt loftet, kun gennem komprimeringstætheden og tykkelsen af stangstykket af de to at gøre artikler. Forøgelsen i komprimeringstæthed og stangtykkelse vil uden tvivl skade værktøjet mere, hvilket betyder, at tiden til at udskifte værktøjet igen bliver forkortet.
Efterhånden som cellestørrelsen øges, skal de værktøjer, der bruges til at udføre udstansning, også gøres større, men større værktøjer vil uden tvivl reducere hastigheden af mekanisk drift og reducere skæreeffektiviteten. Det kan siges, at de tre hovedfaktorer af langsigtet stabil kvalitet, trend med høj energitæthed og stor stangskæringseffektivitet bestemmer den øvre grænse for hardwareudstansningsprocessen, og denne traditionelle proces vil være vanskelig at tilpasse til fremtiden udvikling.
Picosecond laserløsninger til at overvinde positive udstansningsudfordringer
Den hurtige udvikling af laserteknologi har vist sit potentiale inden for industriel behandling, og især 3C-industrien har fuldt ud demonstreret pålideligheden af lasere i præcisionsbehandling. Der blev dog gjort tidlige forsøg på at bruge nanosekundlasere til polskæring, men denne proces blev ikke fremmet i stor skala på grund af den store varmepåvirkede zone og grater efter nanosekundlaserbehandling, som ikke opfyldte batteriproducenternes behov. Men ifølge forfatterens forskning er en ny løsning blevet foreslået af virksomheder, og visse resultater er opnået.
Med hensyn til teknisk princip er picosecond-laseren i stand til at stole på sin ekstremt høje spidseffekt til øjeblikkeligt at fordampe materialet på grund af dens ekstremt smalle pulsbredde. I modsætning til termisk behandling med nanosekundlasere er picosecond-lasere dampablations- eller omformuleringsprocesser med minimale termiske effekter, ingen smeltende perler og pæne behandlingskanter, som bryder fælden af store varmepåvirkede zoner og grater med nanosekundlasere.
Picosekund-laserskæringsprocessen har løst mange af smertepunkterne ved den nuværende hardwareudstansning, hvilket giver mulighed for en kvalitativ forbedring af skæreprocessen af den positive elektrode, som tegner sig for den største del af omkostningerne til battericellen.
1. Kvalitet og udbytte
Hardware udstansning er brugen af princippet om mekanisk nibbling, skærende hjørner er tilbøjelige til defekter og kræver gentagen fejlretning. De mekaniske fræsere vil med tiden slides, hvilket resulterer i grater på polstykkerne, hvilket påvirker udbyttet af hele partiet af celler. Samtidig vil den øgede komprimeringstæthed og tykkelse af polstykket for at forbedre monomerens energitæthed også øge sliddet på skærekniven. 300W højeffekt picosecond laserbehandling er af stabil kvalitet og kan arbejde stabilt i lang tid, selvom materialet er fortykket uden at forårsage tab af udstyr.
2. Samlet effektivitet
Med hensyn til direkte produktionseffektivitet er 300W højeffekt picosecond laser positive elektrode produktionsmaskine på samme produktionsniveau i timen som hardware udstansnings produktionsmaskinen, men i betragtning af at hardware maskiner skal skifte knive en gang hver tredje til femte dag , hvilket uundgåeligt vil føre til en nedlukning af produktionslinjen og en gen-idriftsættelse efter knivskiftet, betyder hvert knivskift flere timers nedetid. Hel-laser højhastighedsproduktion sparer tid til værktøjsskift, og den samlede effektivitet er bedre.
3. Fleksibilitet
For kraftcellefabrikker vil en lamineringslinje ofte bære forskellige celletyper. Hver omskiftning vil tage et par dage mere for hardwareudskæringsudstyret, og i betragtning af at nogle celler har krav til hjørnestansning, vil dette forlænge overgangstiden yderligere.
Laserprocessen har på den anden side ikke besværet med omstillinger. Uanset om det er en formændring eller en størrelsesændring, kan laseren "gøre det hele". Det skal tilføjes, at hvis et 590-produkt i skæreprocessen erstattes af et 960- eller endda et 1200-produkt, kræver hardwareudstansningen en stor kniv, mens laserprocessen kun kræver 1-2 ekstra optiske systemer og skæringen effektivitet påvirkes ikke. Det kan siges, at uanset om det er en ændring af masseproduktion eller småskala prøveprøver, er fleksibiliteten af laserfordelene brudt igennem den øvre grænse for hardwareudskæring, for batteriproducenter at spare en masse tid .
4. Lave samlede omkostninger
Selvom hardware-udskæringsprocessen i øjeblikket er den almindelige proces til opskæring af stænger, og de oprindelige indkøbsomkostninger er lave, kræver det hyppige matricereparationer og udskiftninger af matrice, og disse vedligeholdelseshandlinger fører til nedetid i produktionslinjen og koster flere mandetimer. I modsætning hertil har picosecond-laserløsningen ingen andre forbrugsstoffer og minimale opfølgende vedligeholdelsesomkostninger.
I det lange løb forventes picosecond-laserløsningen fuldstændig at erstatte den nuværende hardware-udskæringsproces inden for lithium-batteri positiv elektrodeskæring og blive et af nøglepunkterne for at fremme populariteten af lamineringsprocessen, ligesom " et lille trin til elektrodeudskæring, et stort trin til lamineringsprocessen". Naturligvis er det nye produkt stadig genstand for industriel verifikation, om picosecond-laserens positive udstansningsløsning kan genkendes af de store batteriproducenter, og om picosecond-laseren virkelig kan løse de problemer, som den traditionelle proces giver brugerne, lad os vente og se.
Indlægstid: 14. september 2022