У процесі виробництва літій-іонних акумуляторів процес нанесення покриття, як ключова ланка, безпосередньо впливає на продуктивність та безпеку акумуляторів. Стабільність платформи керування рухом машини для нанесення покриття на літієві акумулятори відіграє вирішальну роль у точності покриття. Граніт та чавун, як поширені матеріали платформ, привертають значну увагу завдяки різниці в їх розмірній стабільності. У цій статті буде глибоко проаналізовано значне покращення розмірної стабільності граніту порівняно з чавуном на платформі керування рухом машин для нанесення покриття на літієві акумулятори завдяки властивостям матеріалу, експериментальним даним та практичним прикладам застосування.
Властивості матеріалів визначають основу стійкості
Чавун, як традиційний промисловий матеріал, колись широко використовувався в галузі платформ керування рухом завдяки своїм чудовим ливарним характеристикам та перевагам у вартості. Однак чавунні матеріали мають притаманні дефекти. Його внутрішня структура містить велику кількість лускатого графіту, що еквівалентно внутрішнім тріщинам і знижує загальну жорсткість матеріалу. Тим часом коефіцієнт теплового розширення чавуну є відносно високим, приблизно 10-12 ×10⁻⁶/℃. Під час накопичення тепла, що утворюється внаслідок тривалої експлуатації покриття літієвої батареї, воно схильне до теплової деформації. Крім того, всередині чавуну виникають ливарні напруги. З часом вивільнення напруги спричиняє незворотні зміни розміру платформи, що впливає на точність покриття.
Граніт – це природний матеріал, що утворився в результаті геологічних процесів протягом сотень мільйонів років. Його внутрішня кристалічна структура щільна та однорідна, а також має високу стабільність. Коефіцієнт лінійного розширення граніту становить лише 0,5-8×10⁻⁶/℃, що становить 1/2-1/3 від коефіцієнта чавуну, і він надзвичайно нечутливий до змін температури. Тим часом граніт має тверду текстуру, міцність на стиск якого досягає 1050-14 000 кілограмів на квадратний сантиметр. Він може ефективно протистояти зовнішнім силам, впливу та вібраціям, забезпечуючи міцну та стабільну основу для платформи керування рухом. Усередині нього майже немає залишкових напружень, і він не спричиняє змін розмірів через зняття напруги, що забезпечує стабільність розмірів платформи завдяки сутності матеріалу.
Експериментальні дані підтверджують різницю в продуктивності
Щоб візуально порівняти відмінності у стабільності розмірів між гранітом та чавуном, дослідницька група провела спеціальний експеримент. Було обрано дві платформи керування рухом машини для покриття літієвих акумуляторів з однаковими характеристиками, виготовлені з граніту та чавуну відповідно, та випробувані в однакових умовах навколишнього середовища. Експеримент імітував фактичний робочий сценарій машини для покриття літієвих акумуляторів. Завдяки безперервній роботі обладнання контролювалися зміни розмірів платформи в різні моменти часу.
Результати експериментів показують, що після безперервної роботи протягом 24 годин, через тепло, що утворюється внаслідок роботи обладнання, температура поверхні чавунної платформи збільшилася приблизно на 15℃, що призвело до збільшення розміру платформи в напрямку довжини на 0,03 мм. За тих самих умов варіація розмірів гранітної платформи практично незначна, а діапазон коливань її розміру становить менше 0,005 мм. Після 1000 годин тривалих випробувань на старіння, через зняття внутрішніх напружень та накопичення теплової деформації, похибка площинності чавунної платформи збільшилася з початкових 0,01 мм до 0,05 мм. Похибка площинності гранітної платформи завжди залишається в межах 0,015 мм, що забезпечує очевидну перевагу стабільності розмірів.
Видатні досягнення в практичному застосуванні
У реальному виробництві великого підприємства з виробництва літієвих акумуляторів колись використовувалися чавунні платформи керування рухом. Зі збільшенням часу роботи обладнання точність покриття поступово знижувалася, що призводило до нерівномірної товщини покриття, поганої консистенції листів електродів акумулятора та рівня бракованої продукції до 8%. Щоб вирішити цю проблему, підприємство замінило платформи керування рухом деякого обладнання на гранітні матеріали.
Після заміни стабільність розмірів обладнання значно покращилася. Протягом шестимісячного виробничого циклу машина для нанесення покриттів, що використовує гранітну платформу, завжди підтримувала похибку товщини покриття в межах ±2 мкм, а рівень бракованої продукції значно знизився до менш ніж 3%. Водночас, оскільки гранітні платформи не потребують такого частого точного калібрування та обслуговування, як чавунні, вони щорічно заощаджують підприємствам значну кількість витрат на обслуговування обладнання та час простою, а також підвищують ефективність виробництва більш ніж на 15%.
На завершення, граніт, завдяки своїм видатним властивостям, значно перевершує чавун за розмірною стабільністю, застосовуючи його як платформу керування рухом для машин для покриття літієвих акумуляторів. З точки зору характеру матеріалу, експериментальних даних чи практичного застосування, граніт забезпечує надійну гарантію високоточних та стабільних процесів виробництва покриттів на літієвих акумуляторах. З постійним удосконаленням вимог до якості продукції в галузі літієвих акумуляторів, гранітні платформи керування рухом обов'язково стануть основним вибором у цій галузі.
Час публікації: 22 травня 2025 р.