Nedolgo nazaj je prišlo do kvalitativnega preboja v procesu katodnega rezanja, ki je tako dolgo pestil industrijo.
Postopki zlaganja in navijanja:
V zadnjih letih, ko je novi energetski trg postal vroč, je instalirana zmogljivostnapajalne baterijese je iz leta v leto povečeval, njihov koncept oblikovanja in tehnologija obdelave pa sta se nenehno izboljševala, med katerimi se razprava o postopku navijanja in postopku laminiranja električnih celic ni nikoli ustavila.Trenutno je glavni tok na trgu učinkovitejša, nižja cena in zrelejša uporaba postopka navijanja, vendar je s tem postopkom težko nadzorovati toplotno izolacijo med celicami, kar lahko zlahka povzroči lokalno pregrevanje celic in nevarnost širjenja termičnega uhajanja.
V nasprotju s tem lahko postopek laminiranja bolje izkoristi prednosti velikihbaterijske celice, njegova varnost, gostota energije, nadzor procesa so ugodnejši od navijanja.Poleg tega lahko postopek laminacije bolje nadzoruje izkoristek celic, pri uporabnikih novih energijskih vozil je vse večji trend, pri postopku laminacije pa so prednosti visoke energijske gostote bolj obetavne.Trenutno je vodja proizvajalcev električnih baterij raziskava in proizvodnja postopka laminiranih plošč.
Za potencialne lastnike vozil z novo energijo je zaskrbljenost zaradi prevoženih kilometrov nedvomno eden ključnih dejavnikov, ki vplivajo na izbiro vozila.Zlasti v mestih, kjer polnilne naprave niso popolne, obstaja nujnejša potreba po električnih vozilih z dolgim dosegom.Trenutno je uradni doseg povsem električnih vozil na novo energijo na splošno objavljen pri 300–500 km, pri čemer je dejanski doseg pogosto nižji od uradnega dosega glede na podnebje in razmere na cesti.Zmožnost povečanja realnega dosega je tesno povezana z energijsko gostoto napajalne celice, zato je postopek laminiranja bolj konkurenčen.
Vendar pa so zapletenost postopka laminiranja in številne tehnične težave, ki jih je treba rešiti, do neke mere omejile priljubljenost tega postopka.Ena od ključnih težav je, da lahko neravnine in prah, ki nastanejo med postopkom izrezovanja in laminiranja, zlahka povzročijo kratek stik v bateriji, kar je velika varnostna nevarnost.Poleg tega je katodni material najdražji del celice (katode LiFePO4 predstavljajo 40–50 % stroškov celice, ternarne litijeve katode pa še višje stroške), tako da če je učinkovita in stabilna katoda metode obdelave ni mogoče najti, bo to povzročilo velike izgube stroškov za proizvajalce baterij in omejilo nadaljnji razvoj postopka laminiranja.
Status quo strojne opreme za izsekavanje - veliko potrošnega materiala in nizek strop
Trenutno je v postopku izrezovanja pred postopkom laminiranja na trgu običajno uporabiti strojno prebijanje matrice za rezanje droga z uporabo izjemno majhne vrzeli med luknjačem in spodnjo matrico orodja.Ta mehanski postopek ima dolgo zgodovino razvoja in je razmeroma zrel v svoji uporabi, vendar napetosti, ki jih povzroča mehanski ugriz, pogosto pustijo obdelanemu materialu nekatere nezaželene lastnosti, kot so strnjeni vogali in robovi.
Da bi se izognili brušenju, mora strojno izsekovanje poiskati najprimernejši bočni pritisk in prekrivanje orodja glede na naravo in debelino elektrode ter po več krogih testiranja pred začetkom serijske obdelave.Še več, izsekavanje strojne opreme lahko povzroči obrabo orodja in sprijemanje materiala po dolgih urah dela, kar vodi do nestabilnosti procesa, kar ima za posledico slabo kakovost rezanja, kar lahko na koncu privede do nižjega izkoristka baterije in celo varnostnih nevarnosti.Proizvajalci električnih baterij pogosto menjajo nože vsakih 3-5 dni, da se izognejo skritim težavam.Čeprav je življenjska doba orodja, ki jo je napovedal proizvajalec, lahko 7-10 dni ali lahko izreže 1 milijon kosov, vendar bo tovarna baterij, da bi se izognila serijam pokvarjenih izdelkov (slabe je treba zavreči v serijah), pogosto zamenjala nož vnaprej, to pa bo povzročilo velike stroške potrošnega materiala.
Poleg tega, kot je navedeno zgoraj, so si tovarne baterij močno prizadevale izboljšati energijsko gostoto baterij, da bi izboljšale obseg vozil.Glede na industrijske vire, da bi izboljšali energijsko gostoto ene same celice, v okviru obstoječega kemičnega sistema, so se kemična sredstva za izboljšanje energijske gostote ene same celice v bistvu dotaknila zgornje meje, le z gostoto stiskanja in debelino pole piece of the do do člankov.Povečanje gostote zbijanja in debeline pola bo nedvomno bolj poškodovalo orodje, kar pomeni, da se bo čas za zamenjavo orodja ponovno skrajšal.
Ko se velikost celice poveča, je treba povečati tudi orodja, ki se uporabljajo za izrezovanje, vendar bodo večja orodja nedvomno zmanjšala hitrost mehanskega delovanja in učinkovitost rezanja.Lahko rečemo, da trije glavni dejavniki dolgoročne stabilne kakovosti, visokega trenda gostote energije in učinkovitosti rezanja velikih drogov določajo zgornjo mejo postopka rezanja strojne opreme in ta tradicionalni postopek bo težko prilagoditi prihodnosti razvoj.
Pikosekundne laserske rešitve za premagovanje pozitivnih izzivov izrezovanja
Hiter razvoj laserske tehnologije je pokazal svoj potencial v industrijski obdelavi, zlasti industrija 3C je v celoti dokazala zanesljivost laserjev pri natančni obdelavi.Vendar so bili narejeni zgodnji poskusi uporabe nanosekundnih laserjev za rezanje drogov, vendar ta postopek ni bil razširjen v velikem obsegu zaradi velike toplotno prizadete cone in robov po obdelavi z nanosekundnim laserjem, kar ni ustrezalo potrebam proizvajalcev baterij.Sodeč po raziskavah avtorja pa so podjetja predlagala novo rešitev in dosegla določene rezultate.
Kar zadeva tehnično načelo, se pikosekundni laser lahko zanaša na svojo izjemno visoko konično moč, da takoj upari material zaradi svoje izjemno ozke širine impulza.Za razliko od toplotne obdelave z nanosekundnimi laserji so pikosekundni laserji postopki parne ablacije ali preoblikovanja z minimalnimi toplotnimi učinki, brez talilnih kroglic in čistimi obdelovalnimi robovi, ki prekinejo past velikih toplotno prizadetih območij in brazd z nanosekundnimi laserji.
Postopek pikosekundnega laserskega izrezovanja je rešil številne boleče točke trenutnega strojnega izrezovanja, kar je omogočilo kvalitativno izboljšanje postopka rezanja pozitivne elektrode, ki predstavlja največji delež stroškov baterijske celice.
1. Kakovost in donos
Strojno izsekavanje je uporaba principa mehanskega grizanja, rezalni vogali so nagnjeni k okvaram in zahtevajo večkratno odpravljanje napak.Mehanski rezalniki se bodo sčasoma obrabili, kar bo povzročilo neravnine na polnih delih, kar vpliva na izkoristek celotne serije celic.Hkrati povečana gostota stiskanja in debelina pola za izboljšanje energijske gostote monomera povečata tudi obrabo rezalnega noža. 300 W pikosekundna laserska obdelava visoke moči je stabilne kakovosti in lahko deluje enakomerno dolgo časa, tudi če se material zgosti, ne da bi pri tem prišlo do izgube opreme.
2. Splošna učinkovitost
Kar zadeva neposredno proizvodno učinkovitost, je visokozmogljivi pikosekundni laserski proizvodni stroj s pozitivnimi elektrodami 300 W na enaki ravni proizvodnje na uro kot strojni proizvodni stroj za izsekavanje, vendar glede na to, da morajo strojni stroji zamenjati nože vsake tri do pet dni , ki bo po menjavi noža neizogibno vodila do zaustavitve proizvodne linije in ponovnega zagona, vsaka menjava noža pomeni nekaj ur izpada.Popolnoma laserska proizvodnja pri visokih hitrostih prihrani čas menjave orodja in splošna učinkovitost je boljša.
3. Prilagodljivost
Za tovarne napajalnih celic bo linija za laminiranje pogosto nosila različne vrste celic.Vsaka zamenjava bo trajala še nekaj dni za strojno opremo za izsekavanje in glede na to, da imajo nekatere celice zahteve za prebijanje vogalov, bo to dodatno podaljšalo čas zamenjave.
Po drugi strani pa laserski postopek nima težav s preklopi.Ne glede na to, ali gre za spremembo oblike ali velikosti, lahko laser "naredi vse".Dodati je treba, da v procesu izrezovanja, če izdelek 590 zamenjamo z izdelkom 960 ali celo 1200, strojno izsekavanje zahteva velik nož, laserski postopek pa le 1-2 dodatna optična sistema in razrez učinkovitost ni prizadeta.Lahko rečemo, da je, ne glede na to, ali gre za spremembo množične proizvodnje ali poskusne vzorce v majhnem obsegu, fleksibilnost prednosti laserja presegla zgornjo mejo strojnega izrezovanja, tako da so proizvajalci baterij prihranili veliko časa .
4. Nizki skupni stroški
Čeprav je postopek strojnega izrezovanja trenutno glavni postopek za rezanje drogov in so začetni stroški nakupa nizki, so potrebna pogosta popravila in menjave matric, ta vzdrževalna dejanja pa povzročijo izpade proizvodne linije in stanejo več delovnih ur.V nasprotju s tem pikosekundna laserska rešitev nima drugega potrošnega materiala in minimalne stroške nadaljnjega vzdrževanja.
Dolgoročno se pričakuje, da bo pikosekundna laserska rešitev v celoti nadomestila sedanji strojni postopek izrezovanja na področju rezanja s pozitivno elektrodo z litijevimi baterijami in postala ena ključnih točk za spodbujanje priljubljenosti postopka laminiranja, tako kot " en majhen korak za izrezovanje elektrod, en velik korak za postopek laminiranja."Seveda je novi izdelek še predmet industrijskega preverjanja, ali lahko glavni proizvajalci baterij prepoznajo pozitivno rešitev pikosekundnega laserja za izrezovanje in ali lahko pikosekundni laser res reši težave, ki jih uporabnikom prinaša tradicionalni postopek, počakajmo in bomo videli.
Čas objave: 14. septembra 2022