Non hai moito, houbo un avance cualitativo no proceso de corte do cátodo que asolaba a industria durante tanto tempo.
Procesos de apilado e bobinado:
Nos últimos anos, como o novo mercado de enerxía se fixo quente, a capacidade instalada debaterías de alimentaciónaumentou ano tras ano, e o seu concepto de deseño e tecnoloxía de procesamento melloráronse continuamente, entre os que a discusión sobre o proceso de enrolamento e o proceso de laminación das pilas eléctricas nunca cesou.Na actualidade, a corrente principal no mercado é a aplicación máis eficiente, de menor custo e máis madura do proceso de enrolamento, pero este proceso é difícil de controlar o illamento térmico entre as células, o que pode levar facilmente a un sobreenriquecemento local das células e do risco de propagación por fuga térmica.
En cambio, o proceso de laminación pode xogar mellor as vantaxes de grandescélulas de batería, a súa seguridade, densidade de enerxía, control do proceso son máis vantaxosos que o enrolamento.Ademais, o proceso de laminación pode controlar mellor o rendemento da célula, no usuario de nova gama de vehículos de enerxía é cada vez máis alta tendencia, o proceso de laminación de alta densidade de enerxía vantaxes máis prometedor.Actualmente, o xefe dos fabricantes de baterías de enerxía son investigación e produción de proceso de folla laminada.
Para os potenciais propietarios de vehículos de nova enerxía, a ansiedade pola quilometraxe é, sen dúbida, un dos factores clave que inflúen na elección do vehículo.Especialmente nas cidades onde as instalacións de carga non son perfectas, hai unha necesidade máis urxente de vehículos eléctricos de longo alcance.Na actualidade, a gama oficial de vehículos eléctricos puros de enerxía nova anúnciase xeralmente en 300-500 km, sendo a autonomía real a miúdo descontada da gama oficial dependendo do clima e das condicións da estrada.A capacidade de aumentar o rango real está intimamente relacionada coa densidade de enerxía da célula de potencia, polo que o proceso de laminación é máis competitivo.
Non obstante, a complexidade do proceso de laminación e as moitas dificultades técnicas que hai que resolver limitaron a popularidade deste proceso ata certo punto.Unha das principais dificultades é que as rebabas e o po xerados durante o proceso de troquelado e laminación poden provocar facilmente curtocircuítos na batería, o que supón un enorme perigo de seguridade.Ademais, o material do cátodo é a parte máis custosa da célula (os cátodos de LiFePO4 representan entre o 40% e o 50% do custo da célula e os cátodos de litio ternarios representan un custo aínda maior), polo que se un cátodo eficiente e estable non se pode atopar o método de procesamento, provocará un gran desperdicio de custos para os fabricantes de baterías e limitará o desenvolvemento do proceso de laminación.
Status quo de troquelado de hardware: consumibles altos e teito baixo
Na actualidade, no proceso de troquelado antes do proceso de laminación, é común no mercado utilizar a perforación de matrices de hardware para cortar a peza polar utilizando o espazo moi pequeno entre o punzón e a matriz inferior da ferramenta.Este proceso mecánico ten unha longa historia de desenvolvemento e é relativamente maduro na súa aplicación, pero as tensións provocadas pola mordida mecánica adoitan deixar o material procesado con algunhas características indesexables, como esquinas colapsadas e rebabas.
Para evitar rebabas, a perforación de matrices de hardware ten que atopar a presión lateral e a superposición da ferramenta máis adecuadas segundo a natureza e o grosor do electrodo, e despois de varias roldas de proba antes de comezar o procesamento por lotes.Ademais, a perforación de matrices de hardware pode provocar o desgaste da ferramenta e o material que se pega despois de longas horas de traballo, o que provoca unha inestabilidade do proceso, o que provoca unha mala calidade de corte, o que finalmente pode provocar un menor rendemento da batería e mesmo riscos de seguridade.Os fabricantes de baterías adoitan cambiar os coitelos cada 3-5 días para evitar problemas ocultos.Aínda que a vida útil da ferramenta anunciada polo fabricante pode ser de 7-10 días, ou pode cortar 1 millón de pezas, pero a fábrica de baterías para evitar lotes de produtos defectuosos (a mala necesidade de ser eliminada en lotes), moitas veces cambiará o coitelo con antelación, e isto traerá custes de consumibles enormes.
Ademais, como se mencionou anteriormente, para mellorar a gama de vehículos, as fábricas de baterías traballaron duro para mellorar a densidade enerxética das baterías.Segundo fontes da industria, para mellorar a densidade de enerxía dunha soa célula, baixo o sistema químico existente, os medios químicos para mellorar a densidade de enerxía dunha soa célula tocaron basicamente o teito, só a través da densidade de compactación e do grosor de a peza polar dos dous para facer artigos.O aumento da densidade de compactación e do grosor dos postes, sen dúbida, prexudicará máis á ferramenta, o que significa que o tempo para substituír a ferramenta volverá a acurtar.
A medida que aumenta o tamaño da cela, as ferramentas utilizadas para realizar o troquelado tamén teñen que facerse máis grandes, pero as ferramentas máis grandes sen dúbida reducirán a velocidade de operación mecánica e reducirán a eficiencia do corte.Pódese dicir que os tres factores principais de calidade estable a longo prazo, tendencia de alta densidade de enerxía e eficiencia de corte de poste de gran tamaño determinan o límite superior do proceso de troquelado de hardware, e este proceso tradicional será difícil de adaptar ao futuro. desenvolvemento.
Solucións con láser de picosegundos para superar retos positivos de troquelado
O rápido desenvolvemento da tecnoloxía láser demostrou o seu potencial no procesamento industrial, e a industria 3C en particular demostrou plenamente a fiabilidade dos láseres no procesamento de precisión.Non obstante, os primeiros intentos de usar láseres de nanosegundos para o corte de postes, pero este proceso non se promoveu a gran escala debido á gran zona afectada pola calor e ás rebabas tras o procesamento con láser de nanosegundos, que non satisfacían as necesidades dos fabricantes de baterías.Non obstante, segundo a investigación do autor, as empresas propuxeron unha nova solución e conseguíronse certos resultados.
En termos de principio técnico, o láser de picosegundo pode confiar na súa potencia de pico extremadamente alta para vaporizar instantáneamente o material debido ao seu ancho de pulso extremadamente estreito.A diferenza do procesamento térmico con láseres de nanosegundos, os láseres de picosegundo son procesos de ablación de vapor ou reformulación con efectos térmicos mínimos, sen perlas de fusión e bordos de procesamento limpios, que rompen a trampa das grandes zonas afectadas pola calor e as rebabas con láseres de nanosegundos.
O proceso de troquelado con láser de picosegundo resolveu moitos dos problemas do troquelado de hardware actual, permitindo unha mellora cualitativa no proceso de corte do electrodo positivo, que supón a maior proporción do custo da pila da batería.
1. Calidade e rendemento
O troquelado de hardware é o uso do principio de mordisco mecánico, as esquinas de corte son propensas a defectos e requiren depuración repetida.Os cortadores mecánicos desgastaranse co paso do tempo, producindo rebabas nas pezas polares, o que afecta o rendemento de todo o lote de células.Ao mesmo tempo, o aumento da densidade de compactación e do grosor da peza polar para mellorar a densidade de enerxía do monómero tamén aumentará o desgaste do coitelo de corte. O procesamento con láser de picosegundos de alta potencia de 300 W é de calidade estable e pode funcionar de forma constante. durante moito tempo, aínda que o material se engrose sen causar perdas de equipamento.
2. Eficiencia global
En termos de eficiencia de produción directa, a máquina de produción de electrodos positivos con láser de picosegundos de alta potencia de 300 W está ao mesmo nivel de produción por hora que a máquina de produción de troquelado de hardware, pero tendo en conta que a maquinaria de hardware debe cambiar os coitelos unha vez cada tres ou cinco días. , o que inevitablemente levará a unha parada da liña de produción e unha nova posta en servizo despois do cambio de coitelo, cada cambio de coitelo significa varias horas de inactividade.A produción totalmente láser de alta velocidade aforra o tempo de cambio de ferramenta e a eficiencia xeral é mellor.
3. Flexibilidade
Para as fábricas de células de enerxía, unha liña de laminación adoita levar diferentes tipos de células.Cada cambio levará uns días máis para o equipo de troquelado de hardware e, dado que algunhas celas teñen requisitos de perforación de cantos, isto prolongará aínda máis o tempo de cambio.
O proceso láser, por outra banda, non ten a molestia dos cambios.Tanto se se trata dun cambio de forma como dun cambio de tamaño, o láser pode "facelo todo".Hai que engadir que no proceso de corte, se un produto 590 é substituído por un produto 960 ou mesmo un 1200, o troquelado de hardware require un coitelo grande, mentres que o proceso con láser só require 1-2 sistemas ópticos adicionais e o corte. a eficiencia non se ve afectada.Pódese dicir que, se se trata dun cambio de produción en masa ou de mostras de proba a pequena escala, a flexibilidade das vantaxes do láser superou o límite superior do troquelado de hardware, para que os fabricantes de batería aforren moito tempo. .
4. Baixo custo global
Aínda que o proceso de troquelado de hardware é actualmente o proceso principal para cortar postes e o custo inicial de compra é baixo, require reparacións e cambios de matrices frecuentes, e estas accións de mantemento levan a tempo de inactividade da liña de produción e custa máis horas de traballo.Pola contra, a solución de láser de picosegundo non ten outros consumibles e custos mínimos de mantemento de seguimento.
A longo prazo, espérase que a solución de láser de picosegundos substitúa por completo o proceso de troquelado de hardware actual no campo do corte de electrodos positivos da batería de litio e se converta nun dos puntos clave para promover a popularidade do proceso de laminación, do mesmo xeito que " un pequeno paso para o troquelado de electrodos, un gran paso para o proceso de laminación".Por suposto, o novo produto aínda está suxeito a verificación industrial, se a solución de troquelado positiva do láser de picosegundo pode ser recoñecida polos principais fabricantes de baterías e se o láser de picosegundo pode realmente resolver os problemas que o proceso tradicional presenta aos usuarios. imos esperar e ver.
Hora de publicación: 14-09-2022