В процессе производства литий-ионных аккумуляторов процесс нанесения покрытия, являясь ключевым звеном, напрямую влияет на производительность и безопасность аккумуляторов. Стабильность платформы управления движением машины для нанесения покрытия на литиевые аккумуляторы играет решающую роль в точности нанесения покрытия. Гранит и чугун, как широко используемые материалы для платформ, привлекают большое внимание своей разносторонней стабильностью. В данной статье подробно анализируется значительное улучшение стабильности размеров гранита по сравнению с чугуном на платформе управления движением машины для нанесения покрытия на литиевые аккумуляторы, основанное на свойствах материалов, экспериментальных данных и практических примерах применения.
Свойства материала определяют основу устойчивости
Чугун, как традиционный промышленный материал, когда-то широко использовался в области платформ управления движением благодаря своим превосходным литейным характеристикам и ценовым преимуществам. Однако чугунные материалы имеют присущие им дефекты. Его внутренняя структура содержит большое количество пластинчатого графита, что эквивалентно внутренним трещинам и снижает общую жесткость материала. Между тем, коэффициент теплового расширения чугуна относительно высок, приблизительно 10-12 × 10⁻⁶/℃. Под воздействием тепла, выделяемого при длительной эксплуатации покрытия литиевых аккумуляторов, оно склонно к термической деформации. Кроме того, внутри чугуна возникают литейные напряжения. Со временем снятие напряжений приведет к необратимым изменениям размера платформы, что повлияет на точность покрытия.
Гранит – это природный материал, образовавшийся в результате геологических процессов на протяжении сотен миллионов лет. Его внутренняя кристаллическая структура плотная и однородная, и он обладает высокой стабильностью. Коэффициент линейного расширения гранита составляет всего 0,5-8×10⁻⁶/℃, что составляет 1/2-1/3 от коэффициента чугуна, и он чрезвычайно нечувствителен к перепадам температур. Между тем, гранит имеет твердую текстуру с прочностью на сжатие до 1050-14 000 кг/см². Он может эффективно противостоять внешним силовым воздействиям и вибрациям, обеспечивая прочную и устойчивую основу для платформы управления движением. Внутри него практически нет остаточных напряжений, и он не вызывает изменения размеров из-за снятия напряжений, что обеспечивает размерную стабильность платформы из-за сущности материала.
Экспериментальные данные подтверждают различия в производительности
Для визуального сравнения различий в размерной стабильности гранита и чугуна исследовательская группа провела специальный эксперимент. Были выбраны две платформы управления движением машины для нанесения покрытия на литиевые аккумуляторы одинаковой спецификации, изготовленные из гранита и чугуна соответственно, и испытаны в одинаковых условиях окружающей среды. Эксперимент имитировал реальную рабочую среду машины для нанесения покрытия на литиевые аккумуляторы. Благодаря непрерывной работе оборудования отслеживалось изменение размеров платформы в различные моменты времени.
Экспериментальные результаты показывают, что после непрерывной работы в течение 24 часов, из-за тепла, выделяемого при работе оборудования, температура поверхности чугунной платформы увеличилась примерно на 15 ℃, что привело к увеличению размера платформы в продольном направлении на 0,03 мм. При тех же условиях изменение размера гранитной платформы практически пренебрежимо мало, а диапазон колебаний ее размера составляет менее 0,005 мм. После 1000 часов длительных испытаний на старение, из-за снятия внутренних напряжений и накопления термической деформации, отклонение от плоскостности чугунной платформы увеличилось с начальных 0,01 мм до 0,05 мм. Отклонение от плоскостности гранитной платформы всегда оставалось в пределах 0,015 мм, и преимущество размерной стабильности очевидно.
Замечательные достижения в практическом применении
На реальном производстве крупного предприятия по производству литиевых аккумуляторов ранее использовались чугунные платформы управления движением. С увеличением срока эксплуатации оборудования точность нанесения покрытия постепенно снижалась, что приводило к неравномерной толщине покрытия, низкой однородности электродных пластин аккумуляторов и проценту брака, достигавшему 8%. Для решения этой проблемы предприятие заменило платформы управления движением части оборудования на гранитные материалы.
После замены значительно улучшилась размерная стабильность оборудования. В течение шестимесячного производственного цикла погрешность толщины покрытия в установке для нанесения покрытия с гранитной платформой всегда составляла ±2 мкм, а процент брака значительно снизился до менее 3%. Кроме того, гранитные платформы не требуют столь частой точной калибровки и обслуживания, как чугунные, что позволяет предприятиям ежегодно экономить значительные средства на обслуживании оборудования и сокращать время простоя, а также повышать эффективность производства более чем на 15%.
В заключение следует отметить, что при использовании гранита в качестве платформы управления движением в установках для нанесения покрытий на литиевые аккумуляторы, благодаря его выдающимся свойствам, он значительно превосходит чугун по размерной стабильности. С точки зрения природы материала, экспериментальных данных и практического применения, гранит обеспечивает надежную гарантию высокой точности и стабильности процесса нанесения покрытий на литиевые аккумуляторы. В связи с постоянным повышением требований к качеству продукции в отрасли производства литиевых аккумуляторов, платформы управления движением из гранита неизбежно станут основным выбором в отрасли.
Время публикации: 22 мая 2025 г.