Trong quá trình sản xuất pin lithium-ion, quá trình phủ, là một mắt xích quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ an toàn của pin. Độ ổn định của bệ điều khiển chuyển động của máy phủ pin lithium đóng vai trò quyết định đến độ chính xác của lớp phủ. Đá granit và gang, là những vật liệu bệ thường được sử dụng, sự khác biệt về độ ổn định kích thước của chúng đã thu hút được nhiều sự chú ý. Bài viết này sẽ phân tích sâu sắc sự cải thiện đáng kể về độ ổn định kích thước của đá granit so với gang trên bệ điều khiển chuyển động của máy phủ pin lithium thông qua các đặc tính vật liệu, dữ liệu thực nghiệm và các trường hợp ứng dụng thực tế.
Tính chất vật liệu quyết định cơ sở của sự ổn định
Gang, là vật liệu công nghiệp truyền thống, đã từng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực bệ điều khiển chuyển động do hiệu suất đúc tuyệt vời và lợi thế về chi phí. Tuy nhiên, vật liệu gang có những khuyết điểm cố hữu. Cấu trúc bên trong của nó chứa một lượng lớn than chì dạng vảy, tương đương với các vết nứt bên trong và sẽ làm giảm độ cứng tổng thể của vật liệu. Trong khi đó, hệ số giãn nở nhiệt của gang tương đối cao, khoảng 10-12 ×10⁻⁶/℃. Dưới sự tích tụ nhiệt sinh ra do quá trình vận hành lâu dài của lớp phủ pin lithium, nó dễ bị biến dạng nhiệt. Ngoài ra, bên trong gang có ứng suất đúc. Theo thời gian, việc giải phóng ứng suất sẽ gây ra những thay đổi không thể đảo ngược về kích thước bệ, ảnh hưởng đến độ chính xác của lớp phủ.
Đá granit là vật liệu tự nhiên được hình thành thông qua các quá trình địa chất trong hàng trăm triệu năm. Cấu trúc tinh thể bên trong của nó dày đặc và đồng nhất, và nó có độ ổn định cao vốn có. Hệ số giãn nở tuyến tính của đá granit chỉ là 0,5-8×10⁻⁶/℃, bằng 1/2-1/3 so với gang và nó cực kỳ không nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Trong khi đó, đá granit có kết cấu cứng, với cường độ nén cao tới 1.050-14.000 kg trên một cm vuông. Nó có thể chống lại hiệu quả các tác động và rung động của lực bên ngoài, cung cấp một nền tảng vững chắc và ổn định cho nền tảng điều khiển chuyển động. Hầu như không có ứng suất dư bên trong nó và nó sẽ không gây ra những thay đổi về kích thước do giải phóng ứng suất, đảm bảo sự ổn định về kích thước của nền tảng từ bản chất của vật liệu.
Dữ liệu thực nghiệm xác minh sự khác biệt về hiệu suất
Để so sánh trực quan sự khác biệt về độ ổn định kích thước giữa đá granit và gang, nhóm nghiên cứu đã tiến hành một thí nghiệm đặc biệt. Hai bệ điều khiển chuyển động của máy phủ pin lithium có cùng thông số kỹ thuật đã được chọn, được làm bằng đá granit và gang tương ứng, và được thử nghiệm trong cùng điều kiện môi trường. Thí nghiệm mô phỏng tình huống hoạt động thực tế của máy phủ pin lithium. Bằng cách liên tục chạy thiết bị, sự thay đổi kích thước của bệ tại các thời điểm khác nhau đã được theo dõi.
Kết quả thử nghiệm cho thấy sau 24 giờ vận hành liên tục, do nhiệt sinh ra khi vận hành thiết bị, nhiệt độ bề mặt của bệ vật liệu gang tăng khoảng 15℃, dẫn đến chiều dài của bệ tăng 0,03mm. Trong cùng điều kiện, kích thước của bệ đá granit hầu như không đáng kể, biên độ dao động kích thước nhỏ hơn 0,005mm. Sau 1000 giờ thử nghiệm lão hóa dài hạn, do ứng suất bên trong được giải phóng và biến dạng nhiệt tích tụ, sai số phẳng của bệ gang tăng từ 0,01mm ban đầu lên 0,05mm. Sai số phẳng của bệ đá granit luôn được giữ trong phạm vi 0,015mm, ưu điểm về độ ổn định kích thước là rõ ràng.
Những thành tựu đáng chú ý trong ứng dụng thực tế
Trong quá trình sản xuất thực tế của một doanh nghiệp sản xuất pin lithium lớn, đã từng sử dụng bệ điều khiển chuyển động bằng gang. Khi thời gian vận hành của thiết bị tăng lên, độ chính xác của lớp phủ giảm dần, dẫn đến độ dày lớp phủ không đồng đều, độ đồng nhất của tấm điện cực pin kém và tỷ lệ sản phẩm lỗi cao tới 8%. Để giải quyết vấn đề này, doanh nghiệp đã thay thế bệ điều khiển chuyển động của một số thiết bị bằng vật liệu granit.
Sau khi thay thế, độ ổn định kích thước của thiết bị đã được cải thiện đáng kể. Trong chu kỳ sản xuất sáu tháng, máy phủ sử dụng bệ đá granit luôn giữ sai số độ dày lớp phủ trong phạm vi ±2μm và tỷ lệ sản phẩm lỗi đã giảm đáng kể xuống dưới 3%. Trong khi đó, vì bệ đá granit không yêu cầu hiệu chuẩn và bảo trì độ chính xác thường xuyên như bệ gang nên chúng giúp doanh nghiệp tiết kiệm đáng kể chi phí bảo trì thiết bị và thời gian chết hàng năm, đồng thời tăng hiệu quả sản xuất hơn 15%.
Tóm lại, trong ứng dụng nền tảng điều khiển chuyển động của máy phủ pin lithium, đá granit, với các đặc tính vật liệu nổi bật, vượt trội hơn đáng kể so với gang về độ ổn định kích thước. Cho dù xét về bản chất vật liệu, dữ liệu thực nghiệm hay hiệu ứng ứng dụng thực tế, đá granit đều cung cấp sự đảm bảo đáng tin cậy cho quá trình sản xuất phủ pin lithium có độ chính xác cao và ổn định. Với việc liên tục cải thiện các yêu cầu về chất lượng sản phẩm trong ngành pin lithium, nền tảng điều khiển chuyển động làm bằng đá granit chắc chắn sẽ trở thành lựa chọn chính thống trong ngành.
Thời gian đăng: 22-05-2025