Στη διαδικασία παραγωγής μπαταριών ιόντων λιθίου, η διαδικασία επίστρωσης, ως βασικός κρίκος, επηρεάζει άμεσα την απόδοση και την ασφάλεια των μπαταριών. Η σταθερότητα της πλατφόρμας ελέγχου κίνησης της μηχανής επίστρωσης μπαταριών λιθίου παίζει καθοριστικό ρόλο στην ακρίβεια της επίστρωσης. Ο γρανίτης και ο χυτοσίδηρος, ως υλικά πλατφόρμας που χρησιμοποιούνται συνήθως, έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή. Αυτό το άρθρο θα αναλύσει σε βάθος τη σημαντική βελτίωση στη σταθερότητα διαστάσεων του γρανίτη σε σύγκριση με τον χυτοσίδηρο στην πλατφόρμα ελέγχου κίνησης των μηχανών επίστρωσης μπαταριών λιθίου μέσω ιδιοτήτων υλικών, πειραματικών δεδομένων και πρακτικών περιπτώσεων εφαρμογής.
Οι ιδιότητες των υλικών καθορίζουν τη βάση της σταθερότητας
Ο χυτοσίδηρος, ως παραδοσιακό βιομηχανικό υλικό, κάποτε χρησιμοποιούνταν ευρέως στον τομέα των πλατφορμών ελέγχου κίνησης λόγω της εξαιρετικής απόδοσης χύτευσης και των πλεονεκτημάτων κόστους. Ωστόσο, τα υλικά από χυτοσίδηρο έχουν εγγενή ελαττώματα. Η εσωτερική του δομή περιέχει μεγάλη ποσότητα γραφίτη σε μορφή νιφάδων, η οποία ισοδυναμεί με εσωτερικές ρωγμές και μειώνει τη συνολική ακαμψία του υλικού. Εν τω μεταξύ, ο συντελεστής θερμικής διαστολής του χυτοσιδήρου είναι σχετικά υψηλός, περίπου 10-12 ×10⁻⁶/℃. Υπό τη συσσώρευση θερμότητας που παράγεται από τη μακροχρόνια λειτουργία της επίστρωσης μπαταρίας λιθίου, είναι επιρρεπής σε θερμική παραμόρφωση. Επιπλέον, υπάρχει τάση χύτευσης στο εσωτερικό του χυτοσιδήρου. Με την πάροδο του χρόνου, η απελευθέρωση της τάσης θα προκαλέσει μη αναστρέψιμες αλλαγές στο μέγεθος της πλατφόρμας, επηρεάζοντας την ακρίβεια της επίστρωσης.
Ο γρανίτης είναι ένα φυσικό υλικό που σχηματίζεται μέσω γεωλογικών διεργασιών σε διάστημα εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών. Η εσωτερική κρυσταλλική του δομή είναι πυκνή και ομοιόμορφη και έχει εγγενή υψηλή σταθερότητα. Ο συντελεστής γραμμικής διαστολής του γρανίτη είναι μόνο 0,5-8×10⁻⁶/℃, που είναι το 1/2-1/3 αυτού του χυτοσιδήρου και είναι εξαιρετικά ανθεκτικός στις αλλαγές θερμοκρασίας. Εν τω μεταξύ, ο γρανίτης έχει σκληρή υφή, με αντοχή σε θλίψη που φτάνει τα 1.050-14.000 κιλά ανά τετραγωνικό εκατοστό. Μπορεί να αντισταθεί αποτελεσματικά σε εξωτερικές δυνάμεις, κρούσεις και δονήσεις, παρέχοντας μια σταθερή και σταθερή βάση για την πλατφόρμα ελέγχου κίνησης. Δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου υπολειμματική τάση στο εσωτερικό του και δεν θα προκαλέσει αλλαγές διαστάσεων λόγω της απελευθέρωσης τάσεων, εξασφαλίζοντας τη σταθερότητα διαστάσεων της πλατφόρμας από την ουσία του υλικού.
Τα πειραματικά δεδομένα επαληθεύουν τις διαφορές απόδοσης
Για να συγκρίνει οπτικά τις διαφορές στη σταθερότητα διαστάσεων μεταξύ γρανίτη και χυτοσιδήρου, η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε ένα ειδικό πείραμα. Επιλέχθηκαν δύο πλατφόρμες ελέγχου κίνησης της μηχανής επικάλυψης μπαταριών λιθίου με τις ίδιες προδιαγραφές, κατασκευασμένες από γρανίτη και χυτοσίδηρο αντίστοιχα, και δοκιμάστηκαν υπό τις ίδιες περιβαλλοντικές συνθήκες. Το πείραμα προσομοίωσε το πραγματικό σενάριο λειτουργίας της μηχανής επικάλυψης μπαταριών λιθίου. Με συνεχή λειτουργία του εξοπλισμού, παρακολουθήθηκαν οι αλλαγές μεγέθους της πλατφόρμας σε διαφορετικά χρονικά σημεία.
Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι μετά από συνεχή λειτουργία για 24 ώρες, λόγω της θερμότητας που παράγεται από τη λειτουργία του εξοπλισμού, η θερμοκρασία επιφάνειας της πλατφόρμας από χυτοσίδηρο αυξήθηκε κατά περίπου 15℃, με αποτέλεσμα την αύξηση της διάστασης κατά μήκος της πλατφόρμας κατά 0,03 mm. Υπό τις ίδιες συνθήκες, η διακύμανση μεγέθους της πλατφόρμας από γρανίτη είναι σχεδόν αμελητέα και το εύρος διακύμανσης μεγέθους της είναι μικρότερο από 0,005 mm. Μετά από 1000 ώρες μακροχρόνιων δοκιμών γήρανσης, λόγω της απελευθέρωσης εσωτερικής τάσης και της συσσώρευσης θερμικής παραμόρφωσης, το σφάλμα επιπεδότητας της πλατφόρμας από χυτοσίδηρο επεκτάθηκε από τα αρχικά 0,01 mm σε 0,05 mm. Το σφάλμα επιπεδότητας της πλατφόρμας από γρανίτη διατηρείται πάντα εντός 0,015 mm και το πλεονέκτημα της διαστατικής σταθερότητας είναι προφανές.
Αξιοσημείωτα επιτεύγματα σε πρακτικές εφαρμογές
Στην πραγματική παραγωγή μιας μεγάλης επιχείρησης κατασκευής μπαταριών λιθίου, κάποτε χρησιμοποιούνταν πλατφόρμες ελέγχου κίνησης από χυτοσίδηρο. Καθώς ο χρόνος λειτουργίας του εξοπλισμού αυξανόταν, η ακρίβεια της επίστρωσης σταδιακά μειωνόταν, με αποτέλεσμα το ανομοιόμορφο πάχος της επίστρωσης, την κακή συνοχή των φύλλων ηλεκτροδίων της μπαταρίας και ένα ποσοστό ελαττωματικών προϊόντων που έφτανε έως και το 8%. Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, η επιχείρηση αντικατέστησε τις πλατφόρμες ελέγχου κίνησης ορισμένων εξοπλισμών με υλικά από γρανίτη.
Μετά την αντικατάσταση, η διαστατική σταθερότητα του εξοπλισμού έχει βελτιωθεί σημαντικά. Κατά τη διάρκεια ενός εξαμήνου κύκλου παραγωγής, η μηχανή επίστρωσης που χρησιμοποιεί πλατφόρμα γρανίτη διατηρούσε πάντα το σφάλμα πάχους επίστρωσης εντός ±2μm και το ποσοστό ελαττωματικών προϊόντων μειώθηκε σημαντικά σε λιγότερο από 3%. Εν τω μεταξύ, καθώς οι πλατφόρμες γρανίτη δεν απαιτούν τόσο συχνή βαθμονόμηση και συντήρηση ακριβείας όσο οι πλατφόρμες από χυτοσίδηρο, εξοικονομούν στις επιχειρήσεις σημαντικό κόστος συντήρησης εξοπλισμού και χρόνο διακοπής λειτουργίας κάθε χρόνο και αυξάνουν την αποδοτικότητα της παραγωγής κατά περισσότερο από 15%.
Συμπερασματικά, στην εφαρμογή της πλατφόρμας ελέγχου κίνησης των μηχανών επικάλυψης μπαταριών λιθίου, ο γρανίτης, με τις εξαιρετικές ιδιότητες του υλικού, ξεπερνά σημαντικά τον χυτοσίδηρο όσον αφορά τη σταθερότητα των διαστάσεων. Είτε από την άποψη της φύσης του υλικού, των πειραματικών δεδομένων είτε των πρακτικών αποτελεσμάτων εφαρμογής, ο γρανίτης παρέχει μια αξιόπιστη εγγύηση για την υψηλής ακρίβειας και σταθερή παραγωγή διεργασιών επικάλυψης μπαταριών λιθίου. Με τη συνεχή βελτίωση των απαιτήσεων ποιότητας των προϊόντων στη βιομηχανία μπαταριών λιθίου, οι πλατφόρμες ελέγχου κίνησης από γρανίτη είναι βέβαιο ότι θα γίνουν η κύρια επιλογή στον κλάδο.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Μαΐου 2025