Не тако давно, дошло је до квалитативног продора у процесу сечења катоде који је толико дуго мучио индустрију.
Процеси слагања и намотавања:
Последњих година, како је ново енергетско тржиште постало вруће, инсталисани капацитет одбатерије за напајањесе из године у годину повећавао, а њихов концепт дизајна и технологија обраде су континуирано унапређивани, међу којима никада није престала расправа о процесу намотавања и ламинирања електричних ћелија. Тренутно је главни ток на тржишту ефикаснија, нижа цена и зрелија примена процеса намотавања, али је овим процесом тешко контролисати топлотну изолацију између ћелија, што лако може довести до локалног прегревања ћелија и ризик од топлотног ширења.
Насупрот томе, процес ламинирања може боље да игра предности великихбатеријске ћелије, његова сигурност, густина енергије, контрола процеса су повољнији од намотаја. Поред тога, процес ламинације може боље контролисати принос ћелија, код корисника нових енергетских возила распон је све већи тренд, а предности процеса ламинације високе густине енергије су више обећавајуће. Тренутно, руководиоци произвођача енергетских батерија су истраживање и производња процеса ламинираног лима.
За потенцијалне власнике нових енергетских возила, забринутост за километражу је несумњиво један од кључних фактора који утичу на њихов избор возила.Нарочито у градовима где уређаји за пуњење нису савршени, постоји хитнија потреба за електричним возилима великог домета. У овом тренутку, званични домет чисто електричних возила на нову енергију је генерално најављен на 300-500 км, при чему је стварни домет често умањен у односу на званични домет у зависности од климе и услова на путу. Способност повећања стварног домета је уско повезана са густином енергије енергетске ћелије, па је процес ламинације стога конкурентнији.
Међутим, сложеност процеса ламинирања и многе техничке потешкоће које треба решити донекле су ограничиле популарност овог процеса. Једна од кључних потешкоћа је то што бразде и прашина настали током процеса сечења и ламинирања могу лако изазвати кратке спојеве у батерији, што представља огромну опасност по безбедност. Поред тога, материјал катоде је најскупљи део ћелије (ЛиФеПО4 катоде чине 40%-50% цене ћелије, а тернарне литијумске катоде чине још већи трошак), тако да ако је ефикасна и стабилна катода метода обраде се не може пронаћи, то ће узроковати велики губитак трошкова за произвођаче батерија и ограничити даљи развој процеса ламинације.
Статус куо за сечење хардвера - висок потрошни материјал и низак плафон
Тренутно, у процесу сечења пре процеса ламинирања, на тржишту је уобичајено да се користи хардверско штанцање за сечење стуба користећи изузетно мали размак између пробијача и доње матрице за алат. Овај механички процес има дугу историју развоја и релативно је зрео у својој примени, али напрезања изазвана механичким угризом често остављају обрађеном материјалу неке нежељене карактеристике, као што су срушени углови и неравнине.
Да би се избегле неравнине, хардверско штанцање мора да пронађе најпогоднији бочни притисак и преклапање алата у складу са природом и дебљином електроде, а након неколико рунди тестирања пре почетка серијске обраде. Штавише, пробијање хардвера може довести до хабања алата и лепљења материјала након дугих сати рада, што доводи до нестабилности процеса, што резултира лошим квалитетом реза, што на крају може довести до нижег приноса батерија, па чак и опасности по безбедност. Произвођачи батерија за напајање често мењају ножеве сваких 3-5 дана како би избегли скривене проблеме. Иако век трајања алата који је најавио произвођач може бити 7-10 дана, или може да исече 1 милион комада, али фабрика батерија да би се избегле серије неисправних производа (лоше треба да се одбаце у серијама), често ће мењати нож унапред, а то ће донети огромне трошкове потрошног материјала.
Поред тога, као што је горе поменуто, у циљу побољшања домета возила, фабрике батерија су напорно радиле на побољшању густине енергије батерија. Према индустријским изворима, да би се побољшала густина енергије једне ћелије, у оквиру постојећег хемијског система, хемијска средства за побољшање густине енергије једне ћелије су у основи додирнула плафон, само кроз густину сабијања и дебљину стуб од њих двојице за израду чланака. Повећање густине сабијања и дебљине стуба несумњиво ће више наштетити алату, што значи да ће се време замене алата поново скратити.
Како се величина ћелије повећава, алати који се користе за сечење морају такође бити већи, али ће већи алати несумњиво смањити брзину механичког рада и смањити ефикасност резања. Може се рећи да три главна фактора дугорочно стабилног квалитета, тренд високе густине енергије и ефикасност резања стубова велике величине одређују горњу границу процеса сечења хардвера, а овај традиционални процес ће бити тешко прилагодити будућности. развој.
Пикосекундна ласерска решења за превазилажење позитивних изазова сечења
Брзи развој ласерске технологије показао је њен потенцијал у индустријској обради, а посебно 3Ц индустрија је у потпуности показала поузданост ласера у прецизној обради. Међутим, рани покушаји да се користе наносекундни ласери за сечење стубова, али овај процес није промовисан у великим размерама због велике топлотно погођене зоне и избочина након наносекундне ласерске обраде, што није задовољавало потребе произвођача батерија. Међутим, према истраживању аутора, компаније су предложиле ново решење и постигли су одређени резултати.
Што се тиче техничког принципа, пикосекундни ласер је у стању да се ослони на своју изузетно велику вршну снагу да тренутно испари материјал због своје изузетно уске ширине импулса. За разлику од термичке обраде са наносекундним ласерима, пикосекундни ласери су процеси парне аблације или реформулације са минималним топлотним ефектима, без топљивих зрна и уредних ивица обраде, које разбијају замку великих зона погођених топлотом и неравнина са наносекундним ласерима.
Пикосекундни процес ласерског сечења је решио многе болне тачке тренутног хардверског сечења, омогућавајући квалитативно побољшање процеса сечења позитивне електроде, која чини највећи део цене батерије батерије.
1. Квалитет и принос
Хардверско сечење је коришћење принципа механичког грицкања, углови сечења су склони дефектима и захтевају поновљено отклањање грешака. Механички секачи ће се временом истрошити, што ће довести до појаве неравнина на стубовима, што утиче на принос целе серије ћелија. Истовремено, повећана густина сабијања и дебљина стуба ради побољшања густине енергије мономера такође ће повећати хабање ножа за сечење. Пикосекундна ласерска обрада велике снаге од 300В је стабилног квалитета и може да ради стабилно дуго времена, чак и ако се материјал згусне без изазивања губитка опреме.
2. Укупна ефикасност
Што се тиче ефикасности директне производње, машина за производњу пикосекундних ласерских позитивних електрода велике снаге од 300 В је на истом нивоу производње по сату као и машина за производњу хардвера за сечење, али с обзиром на то да хардверске машине морају мењати ножеве једном у три до пет дана , што ће неизбежно довести до гашења производне линије и поновног пуштања у рад након промене ножа, свака промена ножа значи неколико сати застоја. Ласерска производња велике брзине штеди време промене алата и укупна ефикасност је боља.
3. Флексибилност
За фабрике енергетских ћелија, линија за ламинирање често носи различите типове ћелија. Свака промена ће трајати још неколико дана за хардверску опрему за сечење, а с обзиром на то да неке ћелије имају захтеве за пробијање углова, ово ће додатно продужити време промене.
Ласерски процес, с друге стране, нема проблема са променама. Било да се ради о промени облика или величине, ласер може „урадити све“. Треба додати да у процесу сечења, ако се производ 590 замени производом 960 или чак 1200, за сечење хардвера је потребан велики нож, док је за ласерски процес потребно само 1-2 додатна оптичка система и сечење ефикасност није погођена. Може се рећи да је, било да се ради о промени масовне производње, или о малим пробним узорцима, флексибилност предности ласера пробила горњу границу сечења хардвера, како би произвођачи батерија уштедели много времена .
4. Ниски укупни трошкови
Иако је процес сечења хардвера тренутно главни процес за сечење стубова и почетна цена куповине је ниска, захтева честе поправке матрице и промене матрице, а ове акције одржавања доводе до застоја производне линије и коштају више радних сати. Насупрот томе, пикосекундно ласерско решење нема другог потрошног материјала и минималне трошкове накнадног одржавања.
Дугорочно, очекује се да ће пикосекундно ласерско решење у потпуности заменити тренутни процес сечења хардвера у области резања позитивних електрода литијумске батерије и постати једна од кључних тачака за промовисање популарности процеса ламинирања, баш као " један мали корак за сечење електродама, један велики корак за процес ламинирања". Наравно, нови производ је и даље подложан индустријској верификацији, да ли се позитивно решење пикосекундног ласера може препознати од стране великих произвођача батерија, и да ли пикосекундни ласер заиста може да реши проблеме које корисницима доноси традиционални процес, хајде да сачекамо и видимо.
Време поста: 14.09.2022