Nie je to tak dávno, čo nastal kvalitatívny prelom v procese rezania katód, ktorý tak dlho sužoval priemysel.
Procesy stohovania a navíjania:
V posledných rokoch, keď sa nový energetický trh stal horúcim, inštalovaný výkonnapájacie batériesa z roka na rok zväčšovala a ich dizajnová koncepcia a technológia spracovania sa neustále zdokonaľovali, pričom diskusia o procese navíjania a laminovania elektrických článkov sa nikdy nezastavila.V súčasnosti je hlavným prúdom na trhu efektívnejšia, lacnejšia a zrelšia aplikácia procesu navíjania, ale tento proces je ťažké kontrolovať tepelnú izoláciu medzi článkami, čo môže ľahko viesť k lokálnemu prehriatiu článkov a riziko šírenia tepelného úniku.
Na rozdiel od toho môže proces laminácie lepšie hrať výhody veľkýchbatériové články, jeho bezpečnosť, hustota energie, riadenie procesu sú výhodnejšie ako navíjanie.Okrem toho, proces laminácie môže lepšie kontrolovať výťažok buniek, u používateľov nových energetických vozidiel je čoraz väčší trend, výhody procesu laminácie s vysokou hustotou energie sú sľubnejšie.V súčasnosti je vedúcim výrobcov napájacích batérií výskum a výroba laminovaného plechu.
Pre potenciálnych majiteľov nových energetických vozidiel je úzkosť z najazdených kilometrov nepochybne jedným z kľúčových faktorov ovplyvňujúcich výber vozidla.Najmä v mestách, kde nabíjacie zariadenia nie sú dokonalé, je naliehavejšia potreba elektrických vozidiel s dlhým dojazdom.V súčasnosti sa oficiálny dojazd čisto elektrických vozidiel s novou energiou všeobecne uvádza na 300 – 500 km, pričom skutočný dojazd je často zľavnený z oficiálneho dojazdu v závislosti od klímy a podmienok na ceste.Schopnosť zvýšiť reálny dojazd úzko súvisí s hustotou energie napájacieho článku a proces laminovania je preto konkurencieschopnejší.
Zložitosť procesu laminácie a mnohé technické ťažkosti, ktoré je potrebné vyriešiť, však do určitej miery obmedzili popularitu tohto procesu.Jedným z kľúčových problémov je, že otrepy a prach vznikajúce počas procesu vysekávania a laminovania môžu ľahko spôsobiť skrat v batérii, čo predstavuje obrovské bezpečnostné riziko.Okrem toho je materiál katódy najdrahšou časťou článku (katódy LiFePO4 predstavujú 40 % – 50 % nákladov článku a ternárne lítiové katódy predstavujú ešte vyššie náklady), takže ak je účinná a stabilná katóda nie je možné nájsť spôsob spracovania, spôsobí to veľkú stratu nákladov pre výrobcov batérií a obmedzí ďalší vývoj procesu laminácie.
Hardvérové vysekávanie status quo – vysoký spotrebný materiál a nízky strop
V súčasnosti sa v procese vysekávania pred procesom laminovania na trhu bežne používa hardvérové dierovanie na rezanie pólového nástavca pomocou extrémne malej medzery medzi razníkom a spodným nástrojovým razníkom.Tento mechanický proces má dlhú históriu vývoja a je relatívne vyspelý vo svojej aplikácii, ale namáhania spôsobené mechanickým zhryzom často zanechávajú spracovávaný materiál s niektorými nežiaducimi vlastnosťami, ako sú zborcené rohy a otrepy.
Aby sa predišlo otrepom, hardvérové dierovanie musí nájsť najvhodnejší bočný tlak a prekrytie nástroja podľa povahy a hrúbky elektródy a po niekoľkých kolách testovania pred začatím dávkového spracovania.A čo viac, dierovanie hardvérom môže spôsobiť opotrebovanie nástroja a prilepenie materiálu po dlhých hodinách práce, čo vedie k nestabilite procesu, čo vedie k nízkej kvalite rezu, čo môže v konečnom dôsledku viesť k nižším výťažkom batérie a dokonca k bezpečnostným rizikám.Výrobcovia napájacích batérií často menia nože každých 3-5 dní, aby sa vyhli skrytým problémom.Hoci životnosť nástroja oznámená výrobcom môže byť 7-10 dní, alebo môže rezať 1 milión kusov, ale továreň na batérie, aby sa zabránilo sériám chybných výrobkov (zlé je potrebné vyradiť po dávkach), často nôž vopred vymení, a to prinesie obrovské náklady na spotrebný materiál.
Okrem toho, ako bolo uvedené vyššie, s cieľom zlepšiť dojazd vozidiel továrne na batérie usilovne pracovali na zlepšení hustoty energie batérií.Podľa priemyselných zdrojov sa s cieľom zlepšiť hustotu energie jedného článku v rámci existujúceho chemického systému chemické prostriedky na zlepšenie hustoty energie jedného článku v podstate dotkli stropu, iba prostredníctvom hustoty zhutnenia a hrúbky pól nástavca dvoch robiť články.Zvýšenie hustoty zhutnenia a hrúbky tyče nepochybne nástroju viac ublíži, čo znamená, že čas na výmenu nástroja sa opäť skráti.
Keď sa veľkosť bunky zväčšuje, nástroje používané na vysekávanie sa tiež musia zväčšovať, ale väčšie nástroje nepochybne znížia rýchlosť mechanickej operácie a znížia účinnosť rezania.Dá sa povedať, že tri hlavné faktory dlhodobej stabilnej kvality, trendu vysokej hustoty energie a efektivity rezania veľkých tyčí určujú hornú hranicu procesu hardvérového vysekávania a tento tradičný proces bude ťažké prispôsobiť budúcnosti. rozvoj.
Pikosekundové laserové riešenia na prekonanie pozitívnych výziev v oblasti vysekávania
Rýchly rozvoj laserovej technológie ukázal svoj potenciál v priemyselnom spracovaní a najmä 3C priemysel naplno preukázal spoľahlivosť laserov pri presnom spracovaní.Uskutočnili sa však prvé pokusy použiť nanosekundové lasery na rezanie pólov, ale tento proces nebol vo veľkom meradle podporovaný z dôvodu veľkej tepelne ovplyvnenej zóny a otrepov po spracovaní nanosekundovým laserom, čo nespĺňalo potreby výrobcov batérií.Podľa autorovho výskumu však spoločnosti navrhli nové riešenie a dosiahli sa určité výsledky.
Čo sa týka technického princípu, pikosekundový laser sa môže spoľahnúť na svoj extrémne vysoký špičkový výkon na okamžité odparenie materiálu vďaka extrémne úzkej šírke impulzu.Na rozdiel od tepelného spracovania pomocou nanosekundových laserov sú pikosekundové lasery paroablačnými alebo reformulačnými procesmi s minimálnymi tepelnými účinkami, bez topiacich sa guľôčok a úhľadnými okrajmi spracovania, ktoré pri nanosekundových laseroch rozbíjajú pasce veľkých tepelne ovplyvnených zón a otrepov.
Proces vysekávania pikosekundovým laserom vyriešil mnohé z problémov súčasného hardvérového vysekávania, čo umožnilo kvalitatívne zlepšenie procesu rezania kladnej elektródy, čo predstavuje najväčšiu časť nákladov na batériový článok.
1. Kvalita a výnos
Hardvérové vysekávanie je využitím princípu mechanického vysekávania, rezné rohy sú náchylné na defekty a vyžadujú si opakované odlaďovanie.Mechanické frézy sa časom opotrebujú, čo má za následok otrepy na pólových nástavcoch, čo ovplyvňuje výťažnosť celej dávky buniek.Súčasne zvýšená hustota zhutnenia a hrúbka pólového nástavca na zlepšenie energetickej hustoty monoméru tiež zvýši opotrebenie rezacieho noža. 300W vysokovýkonné pikosekundové laserové spracovanie má stabilnú kvalitu a môže pracovať stabilne po dlhú dobu, aj keď je materiál zahustený bez toho, aby spôsobil stratu zariadenia.
2. Celková účinnosť
Pokiaľ ide o priamu efektivitu výroby, 300W vysokovýkonný pikosekundový laserový stroj na výrobu pozitívnych elektród je na rovnakej úrovni výroby za hodinu ako stroj na výrobu hardvérového vysekávacieho stroja, ale vzhľadom na to, že hardvérové stroje musia meniť nože raz za tri až päť dní. , čo nevyhnutne povedie k odstaveniu výrobnej linky a opätovnému uvedeniu do prevádzky po výmene noža, každá výmena noža znamená niekoľkohodinový prestoj.Celolaserová vysokorýchlostná výroba šetrí čas na výmenu nástroja a celková efektivita je lepšia.
3. Flexibilita
Pre továrne na elektrické články bude laminovacia linka často niesť rôzne typy článkov.Každá výmena bude trvať niekoľko dní pre hardvérové vysekávacie zariadenie a vzhľadom na to, že niektoré bunky majú požiadavky na dierovanie rohov, čas prechodu sa ešte predĺži.
Na druhej strane laserový proces nemá problémy s prestavovaním.Či už ide o zmenu tvaru alebo zmenu veľkosti, laser dokáže „všetko“.Je potrebné dodať, že v procese rezania, ak je produkt 590 nahradený produktom 960 alebo dokonca 1200, hardvérové vysekávanie vyžaduje veľký nôž, zatiaľ čo laserový proces vyžaduje iba 1-2 dodatočné optické systémy a rezanie účinnosť nie je ovplyvnená.Dá sa povedať, že či už ide o zmenu sériovej výroby, alebo o malé skúšobné vzorky, flexibilita laserových výhod prerazila hornú hranicu hardvérového vysekávania, čo výrobcom batérií ušetrilo veľa času .
4. Nízke celkové náklady
Aj keď je proces hardvérového vysekávania v súčasnosti hlavným procesom pri delení stĺpov a počiatočné obstarávacie náklady sú nízke, vyžaduje si časté opravy lisovníc a výmeny lisovníc a tieto úkony údržby vedú k prestojom výrobnej linky a stoja viac pracovných hodín.Naproti tomu riešenie pikosekundového lasera nemá žiadny ďalší spotrebný materiál a minimálne náklady na následnú údržbu.
Z dlhodobého hľadiska sa očakáva, že pikosekundové laserové riešenie úplne nahradí súčasný proces hardvérového vysekávania v oblasti rezania kladnými elektródami z lítiovej batérie a stane sa jedným z kľúčových bodov na podporu popularity procesu laminovania, rovnako ako „ jeden malý krok pre elektródové vysekávanie, jeden veľký krok pre proces laminovania“.Samozrejme, nový produkt je stále predmetom priemyselného overovania, či pozitívne vysekávacie riešenie pikosekundového lasera dokážu rozpoznať hlavní výrobcovia batérií a či pikosekundový laser skutočne dokáže vyriešiť problémy, ktoré používateľom prináša tradičný proces, pockajme a uvidime.
Čas odoslania: 14. september 2022