Nog niet zo lang geleden was er een kwalitatieve doorbraak in het kathodesnijproces waar de industrie al zo lang last van had.
Stapel- en wikkelprocessen:
De afgelopen jaren, toen de nieuwe energiemarkt populair is geworden, is het geïnstalleerde vermogen vanmacht batterijenis jaar na jaar toegenomen en hun ontwerpconcept en verwerkingstechnologie zijn voortdurend verbeterd, waaronder de discussie over het wikkelproces en het lamineerproces van elektrische cellen nooit is gestopt. Momenteel is de mainstream op de markt de efficiëntere, goedkopere en meer volwassen toepassing van het wikkelproces, maar dit proces is moeilijk om de thermische isolatie tussen de cellen te controleren, wat gemakkelijk kan leiden tot lokale oververhitting van de cellen en de risico op thermische runaway-verspreiding.
Daarentegen kan het lamineerproces de voordelen van groot beter benuttenbatterij cellen, de veiligheid, energiedichtheid en procescontrole zijn voordeliger dan wikkelen. Bovendien kan het lamineerproces de celopbrengst beter controleren, bij de gebruiker van nieuwe energievoertuigen is de trend steeds hoger, de voordelen van het lamineerproces met hoge energiedichtheid veelbelovender. Op dit moment is het hoofd van de fabrikanten van energiebatterijen bezig met onderzoek en productie van gelamineerde plaatprocessen.
Voor potentiële eigenaren van nieuwe energievoertuigen is kilometerangst ongetwijfeld een van de belangrijkste factoren die hun voertuigkeuze beïnvloeden.Vooral in steden waar de oplaadfaciliteiten niet perfect zijn, is er een urgentere behoefte aan elektrische voertuigen over lange afstanden. Momenteel wordt de officiële actieradius van puur elektrische nieuwe energievoertuigen over het algemeen aangekondigd op 300-500 km, waarbij de werkelijke actieradius vaak afwijkt van de officiële actieradius, afhankelijk van het klimaat en de wegomstandigheden. Het vermogen om het werkelijke bereik te vergroten hangt nauw samen met de energiedichtheid van de krachtcel, en het lamineerproces is daarom competitiever.
De complexiteit van het lamineerproces en de vele technische problemen die moeten worden opgelost, hebben de populariteit van dit proces echter tot op zekere hoogte beperkt. Een van de belangrijkste problemen is dat de bramen en het stof dat ontstaat tijdens het stans- en lamineerproces gemakkelijk kortsluiting in de batterij kunnen veroorzaken, wat een enorm veiligheidsrisico vormt. Bovendien is het kathodemateriaal het duurste onderdeel van de cel (LiFePO4-kathodes zijn verantwoordelijk voor 40%-50% van de kosten van de cel, en ternaire lithiumkathodes zijn verantwoordelijk voor nog hogere kosten), dus als een efficiënte en stabiele kathode Als er geen verwerkingsmethode kan worden gevonden, zal dit grote kostenverspilling voor batterijfabrikanten veroorzaken en de verdere ontwikkeling van het lamineerproces beperken.
Status quo bij het stansen van hardware - hoge verbruiksartikelen en laag plafond
Momenteel is het op de markt gebruikelijk om tijdens het stansproces voorafgaand aan het lamineerproces gebruik te maken van hardware-stansen om het poolstuk te snijden met behulp van de extreem kleine opening tussen de pons en de onderste gereedschapsmatrijs. Dit mechanische proces heeft een lange ontwikkelingsgeschiedenis en is relatief volwassen in de toepassing ervan, maar de spanningen die door de mechanische beet worden veroorzaakt, laten het verwerkte materiaal vaak enkele ongewenste kenmerken achter, zoals ingezakte hoeken en bramen.
Om bramen te voorkomen, moet bij het ponsen van hardware de meest geschikte laterale druk en gereedschapsoverlapping worden gevonden, afhankelijk van de aard en dikte van de elektrode, en na verschillende testrondes voordat de batchverwerking wordt gestart. Bovendien kan het ponsen van hardware-matrijzen na lange werkuren slijtage van het gereedschap en het vastlopen van materiaal veroorzaken, wat leidt tot procesinstabiliteit, wat resulteert in een slechte afsnijkwaliteit, wat uiteindelijk kan leiden tot lagere batterijopbrengsten en zelfs veiligheidsrisico's. Fabrikanten van krachtbatterijen vervangen de messen vaak elke 3-5 dagen om verborgen problemen te voorkomen. Hoewel de door de fabrikant aangekondigde standtijd 7-10 dagen kan zijn, of 1 miljoen stuks kan snijden, zal de batterijfabriek om batches met defecte producten te voorkomen (slechte noodzaak om in batches te worden gesloopt), het mes vaak van tevoren vervangen, en dit zal enorme kosten voor verbruiksartikelen met zich meebrengen.
Bovendien hebben batterijfabrieken, zoals hierboven vermeld, hard gewerkt om de energiedichtheid van batterijen te verbeteren om het bereik van voertuigen te verbeteren. Volgens bronnen uit de industrie hebben, om de energiedichtheid van een enkele cel te verbeteren, onder het bestaande chemische systeem de chemische middelen om de energiedichtheid van een enkele cel te verbeteren feitelijk het plafond bereikt, alleen door de verdichtingsdichtheid en de dikte van de cel. het poolstuk van de twee om artikelen te doen. De toename van de verdichtingsdichtheid en de pooldikte zal het gereedschap ongetwijfeld meer schade toebrengen, wat betekent dat de tijd om het gereedschap te vervangen opnieuw zal worden verkort.
Naarmate de celgrootte toeneemt, moeten de gereedschappen die worden gebruikt voor het stansen ook groter worden gemaakt, maar grotere gereedschappen zullen ongetwijfeld de snelheid van de mechanische bediening verminderen en de snij-efficiëntie verminderen. Er kan worden gezegd dat de drie belangrijkste factoren van stabiele kwaliteit op de lange termijn, de trend van hoge energiedichtheid en de efficiëntie van het snijden van grote palen de bovengrens bepalen van het hardware-stansproces, en dit traditionele proces zal moeilijk aan te passen zijn aan de toekomst. ontwikkeling.
Picoseconde-laseroplossingen om positieve stansuitdagingen te overwinnen
De snelle ontwikkeling van lasertechnologie heeft zijn potentieel op het gebied van industriële verwerking aangetoond, en met name de 3C-industrie heeft de betrouwbaarheid van lasers bij precisieverwerking volledig aangetoond. Er werden echter vroege pogingen ondernomen om nanosecondelasers te gebruiken voor het snijden van palen, maar dit proces werd niet op grote schaal gepromoot vanwege de grote door hitte beïnvloede zone en bramen na nanoseconde-laserverwerking, die niet voldeden aan de behoeften van batterijfabrikanten. Volgens het onderzoek van de auteur is er echter door bedrijven een nieuwe oplossing voorgesteld en zijn er bepaalde resultaten bereikt.
Wat het technische principe betreft, kan de picosecondelaser vertrouwen op zijn extreem hoge piekvermogen om het materiaal onmiddellijk te verdampen dankzij zijn extreem smalle pulsbreedte. In tegenstelling tot thermische verwerking met lasers van nanoseconden, zijn picosecondelasers dampablatie- of herformuleringsprocessen met minimale thermische effecten, geen smeltparels en nette verwerkingsranden, die de val van grote door hitte beïnvloede zones en bramen met nanosecondelasers doorbreken.
Het picoseconde laserstansproces heeft veel van de pijnpunten van het huidige hardwarestansen opgelost, waardoor een kwalitatieve verbetering mogelijk is in het snijproces van de positieve elektrode, dat het grootste deel van de kosten van de batterijcel voor zijn rekening neemt.
1. Kwaliteit en rendement
Hardware-stansen is het gebruik van het principe van mechanisch knabbelen, snijhoeken zijn gevoelig voor defecten en vereisen herhaaldelijk debuggen. De mechanische messen zullen na verloop van tijd verslijten, wat resulteert in bramen op de poolstukken, wat de opbrengst van de hele partij cellen beïnvloedt. Tegelijkertijd zal de verhoogde verdichtingsdichtheid en dikte van het poolstuk om de energiedichtheid van het monomeer te verbeteren ook de slijtage van het snijmes vergroten. De 300 W krachtige picoseconde laserverwerking is van stabiele kwaliteit en kan gestaag werken voor een lange tijd, zelfs als het materiaal dikker wordt zonder verlies van apparatuur te veroorzaken.
2. Algemene efficiëntie
In termen van directe productie-efficiëntie ligt de 300 W krachtige picoseconde laser-positieve elektrode-productiemachine op hetzelfde productieniveau per uur als de hardware-stansproductiemachine, maar gezien het feit dat hardwaremachines de messen eens in de drie tot vijf dagen moeten vervangen , wat onvermijdelijk zal leiden tot het stilleggen van de productielijn en het opnieuw in gebruik nemen na de meswissel, betekent elke meswissel enkele uren stilstand. De volledig laser-hogesnelheidsproductie bespaart tijd bij het wisselen van gereedschap en de algehele efficiëntie is beter.
3. Flexibiliteit
Voor krachtcelfabrieken zal een lamineerlijn vaak verschillende celtypen bevatten. Elke omschakeling zal een paar dagen langer duren voor de hardware-stansapparatuur, en aangezien sommige cellen vereisten voor hoekponsen, zal dit de omsteltijd nog verder verlengen.
Het laserproces daarentegen kent niet het gedoe van omschakelingen. Of het nu gaat om een vormverandering of een maatverandering, de laser kan "het allemaal". Hieraan moet worden toegevoegd dat als tijdens het snijproces een 590-product wordt vervangen door een 960 of zelfs een 1200-product, het hardware-stansen een groot mes vereist, terwijl het laserproces slechts 1-2 extra optische systemen en het snijproces vereist. efficiëntie wordt niet beïnvloed. Er kan worden gezegd dat, of het nu gaat om een verandering van massaproductie of kleinschalige proefmonsters, de flexibiliteit van de laservoordelen de bovengrens van het hardware-stansen heeft doorbroken, waardoor batterijfabrikanten veel tijd kunnen besparen .
4. Lage totale kosten
Hoewel het hardware-stansproces momenteel het reguliere proces is voor het snijden van palen en de initiële aanschafkosten laag zijn, vereist het frequente matrijsreparaties en matrijswisselingen, en deze onderhoudswerkzaamheden leiden tot stilstand van de productielijn en kosten meer manuren. De picoseconde-laseroplossing heeft daarentegen geen andere verbruiksartikelen en minimale vervolgonderhoudskosten.
Op de lange termijn wordt verwacht dat de picoseconde-laseroplossing het huidige hardware-stansproces op het gebied van het snijden van positieve elektroden met lithiumbatterijen volledig zal vervangen en een van de belangrijkste punten zal worden om de populariteit van het lamineerproces te bevorderen, net als " een kleine stap voor het stansen van de elektroden, een grote stap voor het lamineerproces". Natuurlijk is het nieuwe product nog steeds onderworpen aan industriële verificatie, of de positieve stansoplossing van de picosecondelaser kan worden herkend door de grote batterijfabrikanten, en of de picosecondelaser echt de problemen kan oplossen die de gebruikers door het traditionele proces worden opgelegd. laten we afwachten.
Posttijd: 14 september 2022