För inte så länge sedan skedde ett kvalitativt genombrott i katodskärningsprocessen som hade plågat branschen så länge.
Staplings- och lindningsprocesser:
Under de senaste åren, eftersom den nya energimarknaden har blivit het, har den installerade kapaciteten avdriva batterierhar ökat år för år, och deras designkoncept och processteknik har kontinuerligt förbättrats, bland annat har diskussionen om lindningsprocessen och lamineringsprocessen av elektriska celler aldrig slutat.För närvarande är huvudströmmen på marknaden den mer effektiva, lägre kostnaden och mer mogna tillämpningen av lindningsprocessen, men denna process är svår att kontrollera den termiska isoleringen mellan cellerna, vilket lätt kan leda till lokal överhettning av cellerna och risk för spridning av termisk spridning.
Däremot kan lamineringsprocessen bättre spela fördelarna med storabattericeller, dess säkerhet, energitäthet, processkontroll är mer fördelaktiga än lindning.Dessutom kan lamineringsprocessen bättre styra cellutbytet, i användaren av ny energi fordonssortiment är allt högre trend, lamineringsprocessen hög energitäthet fördelar mer lovande.För närvarande är chefen för kraftbatteritillverkare forskning och produktion av laminerade ark process.
För potentiella ägare av nya energifordon är körsträcka ångest utan tvekan en av nyckelfaktorerna som påverkar deras val av fordon.Särskilt i städer där laddningsmöjligheterna inte är perfekta, finns det ett mer akut behov av elfordon med lång räckvidd.För närvarande annonseras den officiella räckvidden för ren elektriska nya energifordon generellt till 300-500 km, med den verkliga räckvidden ofta rabatterad från den officiella räckvidden beroende på klimatet och vägförhållandena.Möjligheten att öka det verkliga räckvidden är nära relaterad till kraftcellens energitäthet, och lamineringsprocessen är därför mer konkurrenskraftig.
Komplexiteten i lamineringsprocessen och de många tekniska svårigheterna som måste lösas har dock i viss mån begränsat denna processs popularitet.En av de viktigaste svårigheterna är att de grader och damm som genereras under skärnings- och lamineringsprocessen lätt kan orsaka kortslutningar i batteriet, vilket är en stor säkerhetsrisk.Dessutom är katodmaterialet den mest kostsamma delen av cellen (LiFePO4-katoder står för 40%-50% av kostnaden för cellen, och ternära litiumkatoder står för en ännu högre kostnad), så om en effektiv och stabil katod bearbetningsmetod inte kan hittas, kommer det att orsaka stort kostnadsslöseri för batteritillverkare och begränsa vidareutvecklingen av lamineringsprocessen.
Hårdvarustansning status quo - höga förbrukningsvaror och lågt i tak
För närvarande, i stansningsprocessen före lamineringsprocessen, är det vanligt på marknaden att använda hårdvarustansning för att skära polstycket med det extremt lilla gapet mellan stansen och den nedre verktygsstansen.Denna mekaniska process har en lång historia av utveckling och är relativt mogen i sin tillämpning, men påfrestningarna som orsakas av det mekaniska bettet lämnar ofta det bearbetade materialet med vissa oönskade egenskaper, såsom kollapsade hörn och grader.
För att undvika grader måste stansning av hårdvara hitta det lämpligaste sidotrycket och verktygsöverlappningen enligt elektrodens natur och tjocklek, och efter flera testomgångar innan batchbearbetning påbörjas.Dessutom kan stansning av hårdvara orsaka verktygsslitage och material som fastnar efter långa arbetstimmar, vilket leder till processinstabilitet, vilket resulterar i dålig skärningskvalitet, vilket i slutändan kan leda till lägre batterikapacitet och till och med säkerhetsrisker.Batteritillverkare byter ofta knivarna var 3-5 dag för att undvika dolda problem.Även om verktygslivslängden som meddelats av tillverkaren kan vara 7-10 dagar, eller kan skära 1 miljon bitar, men batterifabriken för att undvika partier av defekta produkter (dåligt måste skrotas i omgångar), kommer ofta att byta kniven i förväg, och detta kommer att medföra enorma kostnader för förbrukningsvaror.
Dessutom, som nämnts ovan, för att förbättra utbudet av fordon har batterifabrikerna arbetat hårt för att förbättra batteriernas energitäthet.Enligt industrikällor, för att förbättra energitätheten för en enskild cell, under det befintliga kemiska systemet, har de kemiska medlen för att förbättra energitätheten för en enskild cell i stort sett vidrört taket, bara genom packningsdensiteten och tjockleken på polen av de två att göra artiklar.Ökningen av packningsdensitet och stolptjocklek kommer utan tvekan att skada verktyget mer, vilket gör att tiden för att byta ut verktyget kommer att förkortas igen.
När cellstorleken ökar måste verktygen som används för att utföra stansning också göras större, men större verktyg kommer utan tvekan att minska hastigheten på mekanisk drift och minska skäreffektiviteten.Det kan sägas att de tre huvudfaktorerna för långvarig stabil kvalitet, trend med hög energitäthet och stor stångskärningseffektivitet bestämmer den övre gränsen för hårdvarustansningsprocessen, och denna traditionella process kommer att vara svår att anpassa till framtiden utveckling.
Picosecond-laserlösningar för att övervinna positiva stansningsutmaningar
Den snabba utvecklingen av laserteknologi har visat sin potential inom industriell bearbetning, och i synnerhet 3C-industrin har fullt ut visat tillförlitligheten hos lasrar i precisionsbearbetning.Emellertid gjordes tidiga försök att använda nanosekundlasrar för polavskärning, men denna process främjades inte i stor skala på grund av den stora värmepåverkade zonen och grader efter nanosekundlaserbearbetning, som inte uppfyllde batteritillverkarnas behov.Men enligt författarens forskning har en ny lösning föreslagits av företag och vissa resultat har uppnåtts.
Rent tekniskt kan picosecond-lasern lita på sin extremt höga toppeffekt för att omedelbart förånga materialet tack vare sin extremt smala pulsbredd.Till skillnad från termisk bearbetning med nanosekundlasrar är pikosekundlasrar ångablations- eller omformuleringsprocesser med minimala termiska effekter, inga smältpärlor och snygga bearbetningskanter, som bryter fällan av stora värmepåverkade zoner och grader med nanosekundlasrar.
Pikosekundlaserstansningsprocessen har löst många av smärtpunkterna med den nuvarande hårdvarustansningen, vilket möjliggör en kvalitativ förbättring av skärprocessen för den positiva elektroden, som står för den största andelen av kostnaden för battericellen.
1. Kvalitet och avkastning
Hårdvarustansning är användningen av principen om mekanisk nibbling, skärande hörn är benägna att defekter och kräver upprepad felsökning.De mekaniska fräsarna kommer att slitas ut med tiden, vilket resulterar i grader på polbitarna, vilket påverkar utbytet av hela partiet av celler.Samtidigt kommer den ökade packningsdensiteten och tjockleken på polstycket för att förbättra energitätheten hos monomeren också att öka slitaget på skärkniven. Den 300W högeffekts pikosekundlaserbehandlingen är av stabil kvalitet och kan arbeta stadigt under lång tid, även om materialet är förtjockat utan att utrustningen går förlorad.
2. Total effektivitet
När det gäller direkt produktionseffektivitet är den 300 W högeffektsmaskinen för pikosekunders laser positiv elektrodproduktion på samma produktionsnivå per timme som hårdvarustansningsmaskinen, men med tanke på att hårdvarumaskineriet måste byta kniv en gång var tredje till femte dag , vilket oundvikligen kommer att leda till en produktionslinjeavstängning och en ny driftsättning efter knivbytet, innebär varje knivbyte flera timmars stillestånd.Hel-laserproduktionen med hög hastighet sparar tid för verktygsbyte och den totala effektiviteten är bättre.
3. Flexibilitet
För kraftcellsfabriker kommer en lamineringslinje ofta att bära olika celltyper.Varje byte kommer att ta ytterligare några dagar för hårdvarustansutrustningen, och med tanke på att vissa celler har hörnstansningskrav kommer detta att förlänga omställningstiden ytterligare.
Laserprocessen, å andra sidan, har inte besväret med omställningar.Oavsett om det är en formförändring eller en storleksförändring kan lasern "göra allt".Det bör tilläggas att i skärningsprocessen, om en 590-produkt ersätts med en 960- eller till och med en 1200-produkt, kräver hårdvarustansningen en stor kniv, medan laserprocessen bara kräver 1-2 extra optiska system och skärningen effektiviteten påverkas inte.Det kan sägas att, oavsett om det är en förändring av massproduktion eller småskaliga prover, har flexibiliteten hos laserfördelarna brutit igenom den övre gränsen för hårdvarustansning, för batteritillverkare att spara mycket tid .
4. Låg totalkostnad
Även om hårdvarustansningsprocessen för närvarande är den vanliga processen för skärning av stolpar och den initiala inköpskostnaden är låg, kräver den frekventa stansreparationer och stansbyten, och dessa underhållsåtgärder leder till produktionsstopp och kostar fler mantimmar.Däremot har picosecond-laserlösningen inga andra förbrukningsmaterial och minimala uppföljningsunderhållskostnader.
På lång sikt förväntas picosecond-laserlösningen helt ersätta den nuvarande hårdvarustansprocessen inom området för litiumbatteriskärning av positiv elektrod, och bli en av nyckelpunkterna för att främja populariteten för lamineringsprocessen, precis som " ett litet steg för elektrodstansning, ett stort steg för lamineringsprocessen".Naturligtvis är den nya produkten fortfarande föremål för industriell verifiering, om picosecond-laserns positiva stansningslösning kan erkännas av de stora batteritillverkarna, och om picosecond-lasern verkligen kan lösa de problem som användarna får av den traditionella processen, låt oss vänta och se.
Posttid: 14 september 2022