V procese výroby lítium-iónových batérií má proces povlakovania ako kľúčový článok priamy vplyv na výkon a bezpečnosť batérií. Stabilita platformy riadenia pohybu stroja na povlakovanie lítiových batérií zohráva rozhodujúcu úlohu v presnosti povlakovania. Žula a liatina, ako bežne používané materiály platforiem, priťahujú veľkú pozornosť kvôli rozdielu v ich rozmerovej stabilite. Tento článok sa bude podrobne zaoberať výrazným zlepšením rozmerovej stability žuly v porovnaní s liatinou na platforme riadenia pohybu strojov na povlakovanie lítiových batérií prostredníctvom materiálových vlastností, experimentálnych údajov a praktických prípadov použitia.
Vlastnosti materiálu určujú základ stability
Liatina ako tradičný priemyselný materiál sa kedysi hojne používala v oblasti platforiem na riadenie pohybu vďaka svojmu vynikajúcemu výkonu pri odlievaní a cenovým výhodám. Liatinové materiály však majú inherentné nedostatky. Ich vnútorná štruktúra obsahuje veľké množstvo vločkového grafitu, čo zodpovedá vnútorným trhlinám a znižuje celkovú tuhosť materiálu. Súčasne je koeficient tepelnej rozťažnosti liatiny relatívne vysoký, približne 10-12 ×10⁻⁶/℃. Pri akumulácii tepla generovaného dlhodobou prevádzkou lítiovej batérie je povlak náchylný na tepelnú deformáciu. Okrem toho vo vnútri liatiny vzniká odlievacie napätie. Postupom času uvoľnenie napätia spôsobí nezvratné zmeny veľkosti plošiny, čo ovplyvní presnosť povlaku.
Žula je prírodný materiál, ktorý vznikol geologickými procesmi počas stoviek miliónov rokov. Jej vnútorná kryštalická štruktúra je hustá a rovnomerná a má vysokú stabilitu. Koeficient lineárnej rozťažnosti žuly je iba 0,5 – 8 × 10⁻⁶/℃, čo je 1/2 – 1/3 koeficientu liatiny, a je mimoriadne necitlivá na zmeny teploty. Žula má zároveň tvrdú textúru s pevnosťou v tlaku až 1 050 – 14 000 kilogramov na štvorcový centimeter. Dokáže účinne odolávať vonkajším silovým nárazom a vibráciám, čím poskytuje pevný a stabilný základ pre platformu na riadenie pohybu. Vnútri nie je takmer žiadne zvyškové napätie a nespôsobuje rozmerové zmeny v dôsledku uvoľnenia napätia, čo zabezpečuje rozmerovú stabilitu platformy už od samotnej podstaty materiálu.
Experimentálne údaje potvrdzujú rozdiely vo výkonnosti
Na vizuálne porovnanie rozdielov v rozmerovej stabilite medzi žulou a liatinou vykonal výskumný tím špeciálny experiment. Boli vybrané dve platformy na riadenie pohybu stroja na poťahovanie lítiových batérií s rovnakou špecifikáciou, vyrobené zo žuly a liatiny, a testované za rovnakých podmienok prostredia. Experiment simuloval skutočný pracovný scenár stroja na poťahovanie lítiových batérií. Nepretržitou prevádzkou zariadenia sa monitorovali zmeny veľkosti platformy v rôznych časových bodoch.
Experimentálne výsledky ukazujú, že po 24 hodinách nepretržitej prevádzky sa v dôsledku tepla generovaného prevádzkou zariadenia zvýšila povrchová teplota liatinovej plošiny približne o 15 ℃, čo viedlo k zväčšeniu pozdĺžneho rozmeru plošiny o 0,03 mm. Za rovnakých podmienok je zmena veľkosti žulovej plošiny takmer zanedbateľná a rozsah jej kolísania veľkosti je menší ako 0,005 mm. Po 1000 hodinách dlhodobých testov starnutia sa v dôsledku uvoľnenia vnútorného napätia a akumulácie tepelnej deformácie chyba rovinnosti liatinovej plošiny zväčšila z pôvodných 0,01 mm na 0,05 mm. Chyba rovinnosti žulovej plošiny sa vždy udržiava v rozmedzí 0,015 mm, čo je zrejmá výhoda rozmerovej stability.
Pozoruhodné úspechy v praktických aplikáciách
V skutočnej výrobe veľkého podniku na výrobu lítiových batérií sa kedysi používali liatinové plošiny na riadenie pohybu. S predlžujúcou sa prevádzkovou dobou zariadenia sa presnosť povlaku postupne znižovala, čo malo za následok nerovnomernú hrúbku povlaku, zlú konzistenciu plechov elektród batérie a mieru chybovosti výrobkov až 8 %. Na vyriešenie tohto problému podnik nahradil plošiny na riadenie pohybu niektorých zariadení žulovými materiálmi.
Po výmene sa výrazne zlepšila rozmerová stabilita zariadenia. Počas šesťmesačného výrobného cyklu si nanášací stroj s použitím žulovej plošiny vždy udržal chybu hrúbky povlaku v rozmedzí ±2 μm a miera chybných výrobkov sa výrazne znížila na menej ako 3 %. Keďže žulové plošiny nevyžadujú tak častú presnú kalibráciu a údržbu ako liatinové plošiny, podnikom každoročne šetria značné množstvo nákladov na údržbu zariadení a prestojov a zvyšujú efektivitu výroby o viac ako 15 %.
Záverom možno povedať, že pri použití platformy riadenia pohybu strojov na poťahovanie lítiových batérií žula so svojimi vynikajúcimi materiálovými vlastnosťami výrazne prekonáva liatinu z hľadiska rozmerovej stability. Či už z hľadiska materiálových vlastností, experimentálnych údajov alebo praktických aplikačných účinkov, žula poskytuje spoľahlivú záruku vysoko presnej a stabilnej výroby procesov poťahovania lítiových batérií. S neustálym zlepšovaním požiadaviek na kvalitu výrobkov v priemysle lítiových batérií sa platformy riadenia pohybu vyrobené zo žuly stanú v tomto odvetví bežnou voľbou.
Čas uverejnenia: 22. mája 2025