چندی پیش، یک پیشرفت کیفی در فرآیند برش کاتد رخ داد که برای مدت طولانی این صنعت را با مشکل مواجه کرده بود.
فرآیندهای انباشتگی و سیم پیچی:
در سال های اخیر، با داغ شدن بازار انرژی جدید، ظرفیت نصب شده ازباتری های قدرتسال به سال افزایش یافته است و مفهوم طراحی و فناوری پردازش آنها به طور مداوم بهبود یافته است، که در این میان بحث در مورد فرآیند سیم پیچی و فرآیند لمینیت سلول های الکتریکی هرگز متوقف نشده است. در حال حاضر، جریان اصلی در بازار کارآمدتر، هزینه کمتر و کاربرد بالغ‌تر فرآیند سیم‌پیچ است، اما این فرآیند برای کنترل عایق حرارتی بین سلول‌ها دشوار است، که به راحتی می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد موضعی سلول‌ها و خطر گسترش فرار حرارتی
در مقابل، فرآیند لمینیت بهتر می تواند مزایای بزرگ را بازی کندسلول های باتری، ایمنی آن، چگالی انرژی، کنترل فرآیند سودمندتر از سیم پیچ است. علاوه بر این، فرآیند ورقه ورقه بهتر می تواند عملکرد سلول را کنترل کند، در کاربر محدوده خودرو انرژی جدید به طور فزاینده ای روند بالا است، روند ورقه ورقه مزایای چگالی انرژی بالا امیدوار کننده تر است. در حال حاضر سرپرستی تولیدکنندگان باتری پاور تحقیق و تولید فرآیند ورق لمینت می باشد.
برای دارندگان بالقوه وسایل نقلیه با انرژی جدید، اضطراب مسافت پیموده شده بدون شک یکی از عوامل کلیدی در انتخاب وسیله نقلیه آنها است.به خصوص در شهرهایی که امکانات شارژ کامل نیستند، نیاز مبرم به وسایل نقلیه الکتریکی دوربرد وجود دارد. در حال حاضر، برد رسمی خودروهای با انرژی جدید برقی خالص به طور کلی بین 300 تا 500 کیلومتر اعلام شده است، که بسته به آب و هوا و شرایط جاده، برد واقعی اغلب از محدوده رسمی کاهش می یابد. توانایی افزایش برد واقعی ارتباط نزدیکی با چگالی انرژی سلول قدرت دارد و بنابراین فرآیند لایه‌بندی رقابتی‌تر است.
با این حال، پیچیدگی فرآیند لمینیت و مشکلات فنی فراوانی که باید حل شوند، محبوبیت این فرآیند را تا حدودی محدود کرده است. یکی از مشکلات کلیدی این است که فرز و گرد و غبار ایجاد شده در طول فرآیند قالب گیری و لمینیت می تواند به راحتی باعث اتصال کوتاه در باتری شود که یک خطر ایمنی بزرگ است. علاوه بر این، ماده کاتد پرهزینه ترین بخش سلول است (کاتدهای LiFePO4 40 تا 50 درصد هزینه سلول را تشکیل می دهند و کاتدهای لیتیوم سه تایی هزینه بیشتری را به خود اختصاص می دهند)، بنابراین اگر یک کاتد کارآمد و پایدار باشد. روش پردازش یافت نمی شود، باعث هدر رفتن هزینه زیادی برای تولید کنندگان باتری می شود و توسعه بیشتر فرآیند لمینیت را محدود می کند.
وضعیت موجود سخت افزار - مواد مصرفی بالا و سقف کم
در حال حاضر، در فرآیند قالب گیری قبل از فرآیند لمینیت، در بازار رایج است که از قالب سخت افزاری برای برش قطعه قطب با استفاده از شکاف بسیار کوچک بین پانچ و قالب ابزار پایینی استفاده شود. این فرآیند مکانیکی دارای تاریخچه طولانی توسعه است و در کاربرد آن نسبتاً بالغ است، اما تنش‌های ناشی از نیش مکانیکی اغلب باعث می‌شود که مواد پردازش شده دارای برخی ویژگی‌های نامطلوب مانند گوشه‌های فروریخته و فرزها باشند.
به منظور جلوگیری از ایجاد سوراخ، پانچ قالب سخت افزاری باید مناسب ترین فشار جانبی و همپوشانی ابزار را با توجه به ماهیت و ضخامت الکترود و پس از چندین دور آزمایش قبل از شروع پردازش دسته ای پیدا کند. علاوه بر این، پانچ قالب سخت افزاری می تواند باعث سایش ابزار و چسبندگی مواد پس از ساعت های طولانی کار شود که منجر به بی ثباتی فرآیند و در نتیجه کیفیت پایین قطع می شود که در نهایت می تواند منجر به کاهش بازده باتری و حتی خطرات ایمنی شود. سازندگان باتری های برق اغلب هر 3-5 روز یک بار چاقوها را تعویض می کنند تا از مشکلات پنهان جلوگیری کنند. اگرچه عمر ابزار اعلام شده توسط سازنده ممکن است 7-10 روز باشد، یا می تواند 1 میلیون قطعه را برش دهد، اما کارخانه باتری برای جلوگیری از دسته ای از محصولات معیوب (نیاز بدی است که در دسته جمع شود)، اغلب چاقو را از قبل تغییر می دهد. و این هزینه های زیادی را برای مواد مصرفی به همراه خواهد داشت.
علاوه بر این، همانطور که در بالا ذکر شد، به منظور بهبود برد وسایل نقلیه، کارخانه های باتری سازی سخت تلاش کرده اند تا چگالی انرژی باتری ها را بهبود بخشند. طبق منابع صنعتی، به منظور بهبود چگالی انرژی یک سلول، تحت سیستم شیمیایی موجود، ابزار شیمیایی برای بهبود چگالی انرژی یک سلول اساساً سقف را لمس کرده است، تنها از طریق تراکم تراکم و ضخامت قطعه قطب از این دو برای انجام مقالات. افزایش تراکم تراکم و ضخامت قطب بدون شک بیشتر به ابزار آسیب می رساند و این بدان معناست که زمان تعویض ابزار دوباره کوتاه می شود.
با افزایش اندازه سلول، ابزارهای مورد استفاده برای انجام قالب گیری نیز باید بزرگتر شوند، اما ابزارهای بزرگتر بدون شک سرعت عملیات مکانیکی را کاهش می دهند و راندمان برش را کاهش می دهند. می توان گفت که سه عامل اصلی کیفیت پایدار طولانی مدت، روند چگالی انرژی بالا و راندمان برش قطب در اندازه بزرگ، حد بالایی فرآیند قالب گیری سخت افزاری را تعیین می کند و این فرآیند سنتی برای انطباق با آینده دشوار خواهد بود. توسعه
راه حل های لیزر Picosecond برای غلبه بر چالش های مثبت
توسعه سریع فناوری لیزر پتانسیل خود را در پردازش صنعتی نشان داده است و به ویژه صنعت 3C قابلیت اطمینان لیزرها را در پردازش دقیق کاملاً نشان داده است. با این حال، تلاش‌های اولیه برای استفاده از لیزرهای نانوثانیه برای برش قطبی انجام شد، اما این فرآیند در مقیاس وسیع به دلیل ناحیه متاثر از گرما و سوراخ‌های بزرگ پس از پردازش لیزر نانوثانیه، که نیازهای تولیدکنندگان باتری را برآورده نمی‌کرد، ترویج نشد. اما با توجه به تحقیقات نگارنده، راه حل جدیدی از سوی شرکت ها ارائه شده و نتایج مشخصی به دست آمده است.
از نظر اصول فنی، لیزر پیکوثانیه به دلیل عرض پالس بسیار باریک خود، قادر است بر قدرت پیک بسیار بالای خود تکیه کند تا فوراً مواد را تبخیر کند. بر خلاف پردازش حرارتی با لیزرهای نانوثانیه، لیزرهای پیکوثانیه فرآیندهای فرسایش بخار یا فرمولاسیون مجدد با حداقل اثرات حرارتی، بدون دانه های ذوب و لبه های پردازش منظم هستند، که دام مناطق بزرگ تحت تاثیر حرارت و سوراخ ها را با لیزرهای نانوثانیه می شکند.
فرآیند برش لیزری پیکوثانیه بسیاری از دردسرهای قالب سخت افزاری فعلی را حل کرده است و امکان بهبود کیفی در فرآیند برش الکترود مثبت را فراهم می کند که بیشترین نسبت هزینه سلول باتری را به خود اختصاص می دهد.
1. کیفیت و عملکرد
برش سخت افزاری استفاده از اصل نیبلینگ مکانیکی است، گوشه های برش مستعد نقص هستند و نیاز به اشکال زدایی مکرر دارند. کاترهای مکانیکی به مرور زمان فرسوده می شوند و در نتیجه بر روی قطعات قطب سوراخ می شوند که بر عملکرد کل دسته سلول ها تأثیر می گذارد. در عین حال، افزایش تراکم تراکم و ضخامت قطعه قطب برای بهبود چگالی انرژی مونومر، سایش و پارگی چاقوی برش را نیز افزایش می‌دهد. پردازش لیزر پیکوثانیه 300 وات از کیفیت پایداری برخوردار است و می‌تواند به طور پیوسته کار کند. برای مدت طولانی، حتی اگر مواد ضخیم شوند بدون اینکه باعث از بین رفتن تجهیزات شوند.
2. کارایی کلی
از نظر راندمان تولید مستقیم، دستگاه تولید الکترود مثبت لیزری با توان بالای 300 وات پیکوثانیه در همان سطح تولید در ساعت با دستگاه تولید قالب سخت افزاری است، اما با توجه به اینکه ماشین آلات سخت افزاری نیاز به تعویض چاقوها هر سه تا پنج روز یک بار دارند. ، که به ناچار منجر به تعطیلی خط تولید و راه اندازی مجدد پس از تعویض چاقو می شود، هر تعویض چاقو به معنای توقف چند ساعته است. تولید پرسرعت تمام لیزری باعث صرفه جویی در زمان تعویض ابزار و بازده کلی بهتر می شود.
3. انعطاف پذیری
برای کارخانه های سلول های قدرت، یک خط لمینیت اغلب انواع مختلف سلول را حمل می کند. هر تغییر چند روز دیگر برای تجهیزات سخت‌افزاری قالب‌گیری طول می‌کشد، و با توجه به اینکه برخی از سلول‌ها الزامات پانچ گوشه‌ای دارند، این امر زمان تعویض را بیشتر افزایش می‌دهد.
از طرف دیگر، فرآیند لیزر دردسر تغییر را ندارد. خواه تغییر شکل باشد یا تغییر اندازه، لیزر می تواند "همه کارها را انجام دهد". باید اضافه کرد که در فرآیند برش، اگر محصول 590 با محصول 960 یا حتی 1200 جایگزین شود، برش سخت افزاری به یک چاقوی بزرگ نیاز دارد، در حالی که فرآیند لیزر فقط به 1-2 سیستم نوری اضافی و برش نیاز دارد. بهره وری تحت تاثیر قرار نمی گیرد. می‌توان گفت که چه تغییر تولید انبوه باشد و چه نمونه‌های آزمایشی در مقیاس کوچک، انعطاف‌پذیری مزایای لیزر از حد بالایی برش سخت‌افزاری عبور کرده است تا تولیدکنندگان باتری در زمان زیادی صرفه‌جویی کنند. .
4. هزینه کلی پایین
اگرچه فرآیند برش قالب سخت‌افزاری در حال حاضر فرآیند اصلی برای برش تیرها است و هزینه خرید اولیه پایین است، اما نیاز به تعمیر قالب و تعویض قالب‌های مکرر دارد و این اقدامات تعمیر و نگهداری منجر به از کار افتادن خط تولید و هزینه ساعت‌های انسانی بیشتر می‌شود. در مقابل، محلول لیزر پیکوثانیه هیچ مواد مصرفی دیگری ندارد و حداقل هزینه های تعمیر و نگهداری بعدی را ندارد.
در دراز مدت، انتظار می رود که راه حل لیزر پیکو ثانیه ای به طور کامل جایگزین فرآیند برش سخت افزاری فعلی در زمینه برش الکترود مثبت باتری لیتیومی شود و به یکی از نکات کلیدی برای ترویج محبوبیت فرآیند لمینیت تبدیل شود، درست مانند " یک گام کوچک برای برش الکترود، یک گام بزرگ برای فرآیند لمینیت. البته، محصول جدید هنوز در معرض تأیید صنعتی است، آیا راه حل دایکاتور مثبت لیزر پیکوثانیه می تواند توسط سازندگان بزرگ باتری تشخیص داده شود، و آیا لیزر پیکوثانیه واقعاً می تواند مشکلاتی را که توسط فرآیند سنتی برای کاربران ایجاد می شود حل کند. صبر کنیم و ببینیم
زمان ارسال: سپتامبر 14-2022