In het productieproces van lithium-ionbatterijen is het coatingproces, als cruciale schakel, direct van invloed op de prestaties en veiligheid van de batterijen. De stabiliteit van het bewegingsbesturingsplatform van de lithiumbatterijcoatingmachine speelt een doorslaggevende rol in de nauwkeurigheid van de coating. Graniet en gietijzer, veelgebruikte platformmaterialen, hebben veel aandacht gekregen vanwege hun verschillende dimensionale stabiliteit. Dit artikel analyseert diepgaand de significante verbetering in dimensionale stabiliteit van graniet ten opzichte van gietijzer op het bewegingsbesturingsplatform van lithiumbatterijcoatingmachines aan de hand van materiaaleigenschappen, experimentele gegevens en praktijkvoorbeelden.
Materiaaleigenschappen bepalen de basis van de stabiliteit.
Gietijzer, een traditioneel industrieel materiaal, werd vroeger veel gebruikt in bewegingsbesturingsplatformen vanwege de uitstekende gieteigenschappen en kostenvoordelen. Gietijzer kent echter inherente gebreken. De interne structuur bevat een grote hoeveelheid grafietvlokken, wat neerkomt op interne scheuren en de algehele stijfheid van het materiaal vermindert. Bovendien is de thermische uitzettingscoëfficiënt van gietijzer relatief hoog, ongeveer 10-12 × 10⁻⁶/℃. Door de warmteontwikkeling tijdens de langdurige werking van de lithiumbatterijcoating is het materiaal gevoelig voor thermische vervorming. Daarnaast is er sprake van gietspanning in gietijzer. Na verloop van tijd kan het vrijkomen van deze spanning onomkeerbare veranderingen in de platformafmetingen veroorzaken, wat de nauwkeurigheid van de coating beïnvloedt.
Graniet is een natuurlijk materiaal dat is gevormd door geologische processen gedurende honderden miljoenen jaren. De interne kristalstructuur is dicht en uniform en het materiaal heeft een inherent hoge stabiliteit. De lineaire uitzettingscoëfficiënt van graniet bedraagt slechts 0,5-8 × 10⁻⁶/℃, wat 1/2 tot 1/3 is van die van gietijzer, en het is extreem ongevoelig voor temperatuurschommelingen. Tegelijkertijd is graniet hard van structuur, met een druksterkte van maar liefst 1050 tot 14000 kilogram per vierkante centimeter. Het kan effectief bestand zijn tegen externe krachten en trillingen, waardoor het een solide en stabiele basis vormt voor het bewegingsbesturingsplatform. Er is vrijwel geen restspanning aanwezig en het zal geen dimensionale veranderingen veroorzaken als gevolg van spanningsontlading, waardoor de dimensionale stabiliteit van het platform van nature in het materiaal gewaarborgd is.
Experimentele gegevens bevestigen de prestatieverschillen.
Om de verschillen in dimensionale stabiliteit tussen graniet en gietijzer visueel te vergelijken, voerde het onderzoeksteam een speciaal experiment uit. Twee bewegingsbesturingsplatforms van de lithiumbatterijcoatingmachine met dezelfde specificaties, respectievelijk gemaakt van graniet en gietijzer, werden geselecteerd en onder dezelfde omgevingsomstandigheden getest. Het experiment simuleerde het daadwerkelijke werkscenario van de lithiumbatterijcoatingmachine. Door de apparatuur continu te laten draaien, werden de veranderingen in de afmetingen van het platform op verschillende tijdstippen gemeten.
De experimentele resultaten tonen aan dat na 24 uur continu gebruik, als gevolg van de warmteontwikkeling door de apparatuur, de oppervlaktetemperatuur van het gietijzeren platform met ongeveer 15 °C steeg, wat resulteerde in een toename van 0,03 mm in de lengterichting van het platform. Onder dezelfde omstandigheden was de maatafwijking van het granieten platform vrijwel verwaarloosbaar en bedroeg de fluctuatie minder dan 0,005 mm. Na 1000 uur langdurige verouderingstests, als gevolg van het vrijkomen van interne spanningen en de accumulatie van thermische vervorming, nam de vlakheidsfout van het gietijzeren platform toe van de oorspronkelijke 0,01 mm tot 0,05 mm. De vlakheidsfout van het granieten platform bleef daarentegen altijd binnen 0,015 mm, wat het voordeel van dimensionale stabiliteit duidelijk aantoont.
Opmerkelijke resultaten in praktische toepassingen
Bij een grote fabrikant van lithiumbatterijen werden in de praktijk gietijzeren bewegingsbesturingsplatforms gebruikt. Naarmate de gebruiksduur van de apparatuur toenam, nam de nauwkeurigheid van de coating geleidelijk af, wat resulteerde in een ongelijkmatige coatingdikte, een slechte consistentie van de batterij-elektrodeplaten en een defectpercentage van maar liefst 8%. Om dit probleem op te lossen, verving het bedrijf de bewegingsbesturingsplatforms van een deel van de apparatuur door granieten exemplaren.
Na de vervanging is de dimensionale stabiliteit van de apparatuur aanzienlijk verbeterd. Gedurende een productiecyclus van zes maanden behield de coatingmachine met een granieten platform de afwijking in coatingdikte binnen ±2 μm, en het percentage defecte producten daalde aanzienlijk tot minder dan 3%. Omdat granieten platforms minder vaak nauwkeurige kalibratie en onderhoud vereisen dan gietijzeren platforms, besparen bedrijven jaarlijks aanzienlijke onderhoudskosten en stilstandtijd, en verhogen ze de productie-efficiëntie met meer dan 15%.
Samenvattend kan worden gesteld dat graniet, met zijn uitstekende materiaaleigenschappen, gietijzer aanzienlijk overtreft wat betreft dimensionale stabiliteit bij de toepassing van bewegingsbesturingsplatformen voor lithiumbatterijcoatingmachines. Zowel vanuit het oogpunt van materiaaleigenschappen, experimentele gegevens als praktische toepassingseffecten biedt graniet een betrouwbare garantie voor de uiterst nauwkeurige en stabiele productie van lithiumbatterijcoatingprocessen. Met de voortdurende verbetering van de productkwaliteitseisen in de lithiumbatterij-industrie zullen bewegingsbesturingsplatformen van graniet ongetwijfeld de standaardkeuze in de sector worden.
Geplaatst op: 22 mei 2025