Belum lama ini, terjadi terobosan kualitatif dalam proses pemotongan katoda yang sudah lama melanda industri ini.
Proses penumpukan dan penggulungan：
Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan semakin panasnya pasar energi baru, kapasitas terpasang meningkatbaterai dayatelah meningkat dari tahun ke tahun, dan konsep desain serta teknologi pemrosesannya terus ditingkatkan, di antaranya pembahasan tentang proses penggulungan dan proses laminasi sel listrik tidak pernah berhenti. Saat ini, arus utama di pasar adalah penerapan proses penggulungan yang lebih efisien, berbiaya lebih rendah, dan lebih matang, namun proses ini sulit untuk mengontrol isolasi termal antar sel, yang dapat dengan mudah menyebabkan panas berlebih pada sel dan sel. risiko penyebaran panas yang tidak terkendali.
Sebaliknya, proses laminasi dapat memberikan keuntungan yang lebih besarsel baterai, keamanannya, kepadatan energi, kontrol proses lebih menguntungkan daripada belitan. Selain itu, proses laminasi dapat mengontrol hasil sel dengan lebih baik, tren penggunaan kendaraan energi baru semakin tinggi, dan keunggulan proses laminasi dengan kepadatan energi tinggi lebih menjanjikan. Saat ini, kepala produsen baterai listrik sedang melakukan penelitian dan produksi proses lembaran laminasi.
Bagi calon pemilik kendaraan energi baru, kekhawatiran akan jarak tempuh tidak diragukan lagi merupakan salah satu faktor kunci yang mempengaruhi pilihan kendaraan mereka.Terutama di kota-kota yang fasilitas pengisian dayanya belum sempurna, kebutuhan akan kendaraan listrik jarak jauh semakin mendesak. Saat ini, kisaran resmi kendaraan energi baru listrik murni umumnya diumumkan pada jarak 300-500 km, dengan kisaran sebenarnya sering kali didiskontokan dari kisaran resmi tergantung pada iklim dan kondisi jalan. Kemampuan untuk meningkatkan jangkauan nyata berkaitan erat dengan kepadatan energi sel daya, dan oleh karena itu proses laminasi menjadi lebih kompetitif.
Namun, kerumitan proses laminasi dan banyaknya kesulitan teknis yang perlu diselesaikan telah membatasi popularitas proses ini sampai batas tertentu. Salah satu kesulitan utama adalah gerinda dan debu yang dihasilkan selama proses die-cutting dan laminating dapat dengan mudah menyebabkan korsleting pada baterai, yang merupakan bahaya keselamatan yang sangat besar. Selain itu, bahan katoda adalah bagian sel yang paling mahal (katoda LiFePO4 menyumbang 40%-50% dari biaya sel, dan katoda litium terner menyumbang biaya yang lebih tinggi), jadi jika katoda yang efisien dan stabil metode pemrosesan tidak dapat ditemukan, hal ini akan menyebabkan pemborosan biaya yang besar bagi produsen baterai dan membatasi pengembangan lebih lanjut dari proses laminasi.
Status quo pemotongan perangkat keras - bahan habis pakai tinggi dan langit-langit rendah
Saat ini, dalam proses die-cutting sebelum proses laminating, sudah umum di pasaran menggunakan die punching perangkat keras untuk memotong potongan tiang menggunakan celah yang sangat kecil antara punch dan tool die yang lebih rendah. Proses mekanis ini memiliki sejarah perkembangan yang panjang dan penerapannya yang relatif matang, namun tekanan yang ditimbulkan oleh gigitan mekanis sering kali meninggalkan bahan yang diproses dengan beberapa karakteristik yang tidak diinginkan, seperti sudut yang runtuh dan gerinda.
Untuk menghindari gerinda, pelubangan perangkat keras harus menemukan tekanan lateral yang paling sesuai dan tumpang tindih alat sesuai dengan sifat dan ketebalan elektroda, dan setelah beberapa putaran pengujian sebelum memulai pemrosesan batch. Terlebih lagi, pelubangan perangkat keras dapat menyebabkan keausan alat dan bahan lengket setelah bekerja berjam-jam, menyebabkan ketidakstabilan proses, sehingga menghasilkan kualitas pemotongan yang buruk, yang pada akhirnya dapat menurunkan hasil baterai dan bahkan bahaya keselamatan. Produsen baterai listrik sering mengganti pisaunya setiap 3-5 hari untuk menghindari masalah tersembunyi. Meskipun masa pakai alat yang diumumkan oleh pabrikan mungkin 7-10 hari, atau dapat memotong 1 juta keping, namun pabrik baterai untuk menghindari kumpulan produk yang cacat (kebutuhan buruk untuk dibuang secara berkelompok), sering kali akan mengganti pisau terlebih dahulu, dan ini akan menimbulkan biaya bahan habis pakai yang besar.
Selain itu, seperti disebutkan di atas, untuk meningkatkan jangkauan kendaraan, pabrik baterai telah bekerja keras untuk meningkatkan kepadatan energi baterai. Menurut sumber industri, untuk meningkatkan kepadatan energi sebuah sel, di bawah sistem kimia yang ada, cara kimia untuk meningkatkan kepadatan energi sebuah sel pada dasarnya telah mencapai batas tertinggi, hanya melalui kepadatan pemadatan dan ketebalan sel. bagian tiang dari keduanya untuk membuat artikel. Meningkatnya kepadatan pemadatan dan ketebalan tiang tentunya akan semakin merugikan pahat, yang berarti waktu penggantian pahat akan semakin dipersingkat.
Seiring bertambahnya ukuran sel, perkakas yang digunakan untuk melakukan pemotongan mati juga harus dibuat lebih besar, namun perkakas yang lebih besar tentunya akan mengurangi kecepatan operasi mekanis dan mengurangi efisiensi pemotongan. Dapat dikatakan bahwa tiga faktor utama yaitu kualitas stabil jangka panjang, tren kepadatan energi yang tinggi, dan efisiensi pemotongan tiang ukuran besar menentukan batas atas proses pemotongan perangkat keras, dan proses tradisional ini akan sulit untuk beradaptasi di masa depan. perkembangan.
Solusi laser Picosecond untuk mengatasi tantangan-tantangan positif
Pesatnya perkembangan teknologi laser telah menunjukkan potensinya dalam pemrosesan industri, dan industri 3C khususnya telah sepenuhnya menunjukkan keandalan laser dalam pemrosesan presisi. Namun, upaya awal telah dilakukan untuk menggunakan laser nanodetik untuk pemotongan tiang, tetapi proses ini tidak dipromosikan dalam skala besar karena besarnya zona yang terkena dampak panas dan gerinda setelah pemrosesan laser nanodetik, yang tidak memenuhi kebutuhan produsen baterai. Namun, menurut penelitian penulis, solusi baru telah diusulkan oleh perusahaan dan hasil tertentu telah dicapai.
Dari segi prinsip teknis, laser pikodetik mampu mengandalkan daya puncaknya yang sangat tinggi untuk menguapkan material secara instan karena lebar pulsanya yang sangat sempit. Tidak seperti pemrosesan termal dengan laser nanodetik, laser pikodetik adalah proses ablasi uap atau reformulasi dengan efek termal minimal, tanpa butiran leleh, dan tepi pemrosesan yang rapi, yang memecahkan jebakan zona dan gerinda yang terkena panas besar dengan laser nanodetik.
Proses die-cutting laser picosecond telah memecahkan banyak masalah dari die-cutting perangkat keras saat ini, sehingga memungkinkan peningkatan kualitatif dalam proses pemotongan elektroda positif, yang merupakan bagian terbesar dari biaya sel baterai.
1. Kualitas dan hasil
Pemotongan mati perangkat keras adalah penggunaan prinsip gigitan mekanis, sudut pemotongan rentan terhadap cacat dan memerlukan debugging berulang-ulang. Pemotong mekanis akan aus seiring berjalannya waktu, mengakibatkan gerinda pada potongan tiang, yang mempengaruhi hasil seluruh kumpulan sel. Pada saat yang sama, peningkatan kepadatan pemadatan dan ketebalan potongan tiang untuk meningkatkan kepadatan energi monomer juga akan meningkatkan keausan pisau pemotong. Pemrosesan laser picosecond berdaya tinggi 300W memiliki kualitas yang stabil dan dapat bekerja dengan mantap untuk waktu yang lama, meskipun bahannya menebal tanpa menyebabkan hilangnya peralatan.
2. Efisiensi secara keseluruhan
Dalam hal efisiensi produksi langsung, mesin produksi elektroda positif laser pikodetik berdaya tinggi 300W berada pada tingkat produksi per jam yang sama dengan mesin produksi die-cutting perangkat keras, tetapi mengingat mesin perangkat keras perlu mengganti pisau setiap tiga hingga lima hari sekali. , yang pasti akan menyebabkan penutupan jalur produksi dan commissioning ulang setelah penggantian pisau, setiap penggantian pisau berarti waktu henti selama beberapa jam. Produksi berkecepatan tinggi yang seluruhnya menggunakan laser menghemat waktu penggantian alat dan efisiensi keseluruhan lebih baik.
3. Fleksibilitas
Untuk pabrik sel listrik, jalur laminasi sering kali membawa jenis sel yang berbeda. Setiap pergantian akan memakan waktu beberapa hari lagi untuk peralatan die-cutting perangkat keras, dan mengingat beberapa sel memiliki persyaratan pelubangan sudut, hal ini akan semakin memperpanjang waktu pergantian.
Sebaliknya, proses laser tidak memerlukan pergantian yang rumit. Baik itu perubahan bentuk atau perubahan ukuran, laser dapat "melakukan semuanya". Perlu ditambahkan bahwa dalam proses pemotongan, jika produk 590 diganti dengan produk 960 atau bahkan 1200, maka pemotongan mati perangkat keras memerlukan pisau besar, sedangkan proses laser hanya memerlukan 1-2 sistem optik tambahan dan pemotongan. efisiensi tidak terpengaruh. Dapat dikatakan bahwa, apakah itu perubahan produksi massal, atau sampel uji skala kecil, fleksibilitas keunggulan laser telah menembus batas atas pemotongan perangkat keras, sehingga produsen baterai dapat menghemat banyak waktu. .
4. Biaya keseluruhan yang rendah
Meskipun proses pemotongan cetakan perangkat keras saat ini merupakan proses utama untuk pemotongan tiang dan biaya pembelian awalnya rendah, proses ini memerlukan perbaikan cetakan dan penggantian cetakan yang sering, dan tindakan pemeliharaan ini menyebabkan waktu henti lini produksi dan menghabiskan lebih banyak jam kerja. Sebaliknya, solusi laser pikodetik tidak memiliki bahan habis pakai lainnya dan biaya pemeliharaan lanjutan yang minimal.
Dalam jangka panjang, solusi laser pikodetik diharapkan dapat sepenuhnya menggantikan proses die-cutting perangkat keras yang ada saat ini di bidang pemotongan elektroda positif baterai lithium, dan menjadi salah satu poin penting untuk mempromosikan popularitas proses laminating, seperti " satu langkah kecil untuk pemotongan mati elektroda, satu langkah besar untuk proses laminasi". Tentu saja, produk baru ini masih harus melalui verifikasi industri, apakah solusi die-cutting positif laser pikodetik dapat dikenali oleh produsen baterai besar, dan apakah laser pikodetik benar-benar dapat menyelesaikan masalah yang ditimbulkan oleh proses tradisional kepada pengguna. mari kita tunggu dan lihat.
Waktu posting: 14 Sep-2022