Není to tak dávno, co došlo ke kvalitativnímu průlomu v procesu řezání katody, který sužoval průmysl tak dlouho.
Procesy stohování a navíjení:
V posledních letech, jak se nový trh s energií stal horkým, instalovaná kapacitanapájecí bateriese rok od roku zvyšoval a jejich koncepce designu a technologie zpracování se neustále zdokonalovaly, mezi nimiž diskuse o procesu navíjení a procesu laminování elektrických článků nikdy neustala.V současné době je hlavním proudem na trhu efektivnější, levnější a vyspělejší aplikace procesu navíjení, ale tento proces je obtížné kontrolovat tepelnou izolaci mezi články, což může snadno vést k místnímu přehřátí článků a riziko šíření tepelného úniku.
Naproti tomu proces laminace může lépe hrát výhody velkýchčlánky baterie, jeho bezpečnost, hustota energie, řízení procesu jsou výhodnější než navíjení.Kromě toho může proces laminace lépe řídit výtěžnost buněk, u uživatelů nových energetických vozidel je stále vyšší trend, proces laminace má výhody vysoké hustoty energie slibnější.V současné době je v čele výrobců napájecích baterií výzkum a výroba laminovaných plechů.
Pro potenciální majitele nových energetických vozidel je úzkost z najetých kilometrů bezpochyby jedním z klíčových faktorů ovlivňujících jejich výběr vozidla.Zejména ve městech, kde nabíjecí zařízení nejsou dokonalá, existuje naléhavější potřeba elektrických vozidel s dlouhým dojezdem.V současnosti je oficiální dojezd čistě elektrických vozidel s novou energií obecně ohlašován na 300–500 km, přičemž skutečný dojezd je často zlevněn od oficiálního dojezdu v závislosti na klimatu a podmínkách vozovky.Schopnost zvýšit skutečný dosah úzce souvisí s hustotou energie energetického článku a proces laminace je tedy konkurenceschopnější.
Složitost procesu laminace a mnoho technických potíží, které je třeba vyřešit, však do určité míry omezily popularitu tohoto procesu.Jedním z klíčových problémů je, že otřepy a prach vznikající během procesu vysekávání a laminování mohou snadno způsobit zkrat v baterii, což představuje obrovské bezpečnostní riziko.Kromě toho je materiál katody nejnákladnější částí článku (katody LiFePO4 představují 40 % až 50 % nákladů na článek a ternární lithiové katody představují ještě vyšší náklady), takže pokud je účinná a stabilní katoda nelze nalézt způsob zpracování, způsobí to velké plýtvání náklady pro výrobce baterií a omezí další vývoj procesu laminace.
Hardwarové vysekávání status quo – vysoký spotřební materiál a nízký strop
V současné době je v procesu vysekávání před procesem laminování na trhu běžné používat hardwarové vysekávání pro vysekávání pólového nástavce pomocí extrémně malé mezery mezi vysekávacím lisem a spodní lisovnicí nástroje.Tento mechanický proces má dlouhou historii vývoje a je relativně vyspělý ve své aplikaci, ale namáhání způsobená mechanickým skusem často zanechávají zpracovávaný materiál s některými nežádoucími vlastnostmi, jako jsou zborcené rohy a otřepy.
Aby se zabránilo otřepům, musí hardwarové děrování najít nejvhodnější boční tlak a překrytí nástroje podle povahy a tloušťky elektrody a po několika kolech testování před zahájením dávkového zpracování.A co víc, hardwarové děrování může způsobit opotřebení nástroje a lepení materiálu po dlouhých hodinách práce, což vede k nestabilitě procesu, což má za následek špatnou kvalitu řezu, což může v konečném důsledku vést k nižší výtěžnosti baterie a dokonce k ohrožení bezpečnosti.Výrobci napájecích baterií často mění nože každých 3-5 dní, aby se vyhnuli skrytým problémům.Ačkoli životnost nástroje oznámená výrobcem může být 7-10 dní, nebo může řezat 1 milion kusů, ale továrna na baterie, aby se zabránilo dávkám vadných výrobků (špatné je třeba sešrotovat po dávkách), často nůž vymění předem, a to přinese obrovské náklady na spotřební materiál.
Kromě toho, jak bylo zmíněno výše, aby se zlepšil dojezd vozidel, továrny na baterie usilovně pracovaly na zlepšení hustoty energie baterií.Podle průmyslových zdrojů se za účelem zlepšení hustoty energie jednoho článku v rámci stávajícího chemického systému chemické prostředky ke zlepšení hustoty energie jednoho článku v podstatě dotkly stropu, pouze prostřednictvím hustoty zhutnění a tloušťky pól nástavec dvou dělat články.Zvýšení hustoty zhutnění a tloušťky tyče nepochybně poškodí nástroj více, což znamená, že se doba výměny nástroje opět zkrátí.
Jak se zvětšuje velikost buňky, nástroje používané k provádění vysekávání musí být také větší, ale větší nástroje nepochybně sníží rychlost mechanické operace a sníží účinnost řezání.Dá se říci, že tři hlavní faktory – dlouhodobě stabilní kvalita, trend vysoké hustoty energie a efektivita řezání velkých tyčí určují horní hranici procesu hardwarového vysekávání a tento tradiční proces bude obtížné přizpůsobit budoucnosti. rozvoj.
Pikosekundová laserová řešení pro překonání pozitivních výzev při vysekávání
Rychlý rozvoj laserové technologie ukázal svůj potenciál v průmyslovém zpracování a zejména průmysl 3C plně prokázal spolehlivost laserů v přesném zpracování.Byly však učiněny první pokusy o použití nanosekundových laserů pro řezání pólů, ale tento proces nebyl ve velkém měřítku podporován kvůli velké zóně ovlivněné teplem a otřepům po zpracování nanosekundovým laserem, což nevyhovovalo potřebám výrobců baterií.Podle autorova výzkumu však bylo společnostmi navrženo nové řešení a bylo dosaženo určitých výsledků.
Pokud jde o technický princip, pikosekundový laser je schopen se spolehnout na svůj extrémně vysoký špičkový výkon k okamžitému odpaření materiálu díky extrémně úzké šířce pulzu.Na rozdíl od tepelného zpracování pomocí nanosekundových laserů jsou pikosekundové lasery procesy parní ablace nebo přeformulování s minimálními tepelnými efekty, bez tavných kuliček a úhledných okrajů zpracování, které u nanosekundových laserů rozbíjejí past velkých tepelně ovlivněných zón a otřepů.
Proces vysekávání pikosekundovým laserem vyřešil mnoho bolestivých bodů současného hardwarového vysekávání, což umožnilo kvalitativní zlepšení procesu řezání kladné elektrody, což představuje největší část nákladů na bateriový článek.
1. Kvalita a výnos
Hardwarové vysekávání je využití principu mechanického vysekávání, řezné rohy jsou náchylné na vady a vyžadují opakované odlaďování.Mechanické řezačky se časem opotřebují, což má za následek vznik otřepů na pólových nástavcích, což ovlivňuje výtěžnost celé šarže článků.Současně zvýšená hustota zhutnění a tloušťka pólového nástavce pro zlepšení energetické hustoty monomeru také zvýší opotřebení řezacího nože. 300W vysoce výkonné pikosekundové laserové zpracování má stabilní kvalitu a může pracovat stabilně po dlouhou dobu, i když je materiál zahuštěn, aniž by došlo ke ztrátě zařízení.
2. Celková účinnost
Pokud jde o přímou efektivitu výroby, 300W vysoce výkonný stroj na výrobu pikosekundových laserových pozitivních elektrod je na stejné úrovni výroby za hodinu jako výrobní stroj na vysekávání hardwaru, ale vzhledem k tomu, že hardwarové stroje potřebují vyměnit nože jednou za tři až pět dní , což nevyhnutelně povede k odstavení výrobní linky a opětovnému uvedení do provozu po výměně nože, každá výměna nože znamená několik hodin odstávky.Celolaserová vysokorychlostní výroba šetří čas na výměnu nástroje a celková efektivita je lepší.
3. Flexibilita
Pro továrny na elektrické články bude laminovací linka často nést různé typy článků.Každá výměna zabere u hardwarového vysekávacího zařízení ještě několik dní a vzhledem k tomu, že některé buňky mají požadavky na děrování rohů, prodlouží se tím doba výměny.
Na druhé straně laserový proces nemá potíže s přepínáním.Ať už se jedná o změnu tvaru nebo změnu velikosti, laser dokáže „všechno“.Je třeba dodat, že v procesu řezání, pokud je produkt 590 nahrazen produktem 960 nebo dokonce 1200, vyžaduje hardwarové vysekávání velký nůž, zatímco proces laseru vyžaduje pouze 1-2 dodatečné optické systémy a řezání účinnost není ovlivněna.Dá se říci, že ať už se jedná o změnu sériové výroby, nebo o malé zkušební vzorky, flexibilita laserových výhod prolomila horní hranici hardwarového vysekávání, výrobci baterií ušetřili spoustu času .
4. Nízké celkové náklady
Ačkoli je proces hardwarového vysekávání v současné době hlavním procesem pro řezání tyčí a počáteční pořizovací náklady jsou nízké, vyžaduje časté opravy a výměny lisovacích nástrojů a tyto úkony údržby vedou k prostojům výrobní linky a stojí více člověkohodin.Naproti tomu řešení pikosekundového laseru nemá žádný další spotřební materiál a minimální náklady na následnou údržbu.
V dlouhodobém horizontu se očekává, že pikosekundové laserové řešení zcela nahradí současný proces hardwarového vysekávání v oblasti řezání kladnou elektrodou lithiových baterií a stane se jedním z klíčových bodů pro podporu popularity procesu laminování, stejně jako „ jeden malý krok pro elektrodové vysekávání, jeden velký krok pro proces laminování“.Samozřejmě, že nový produkt stále prochází průmyslovým ověřováním, zda pozitivní řešení pro vysekávání pikosekundového laseru dokážou rozpoznat hlavní výrobci baterií a zda pikosekundový laser skutečně dokáže vyřešit problémy, které uživatelům přináší tradiční proces, počkáme a uvidíme.
Čas odeslání: 14. září 2022