Trong quy trình sản xuất pin lithium-ion, công đoạn phủ màng, là khâu then chốt, 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 màng pin lithium đóng vai trò quyết định đến độ chính xác của lớp phủ. Đá granit và gang, là hai vật liệu bệ đỡ thường được sử dụng, sự khác biệt về độ ổn định kích thước của chúng đã thu hút nhiều sự chú ý. Bài viết này sẽ phân tích sâu về sự cải thiện đáng kể độ ổn định kích thước của đá granit so với gang trên bệ điều khiển chuyển động của máy phủ màng 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 thép, một vật liệu công nghiệp truyền thống, từng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nền tảng điều khiển chuyển động nhờ hiệu suất đúc tuyệt vời và lợi thế về chi phí. Tuy nhiên, vật liệu gang thép có những nhược điểm cố hữu. Cấu trúc bên trong của nó chứa một lượng lớn graphit dạng vảy, tương đương với các vết nứt bên trong và sẽ làm giảm độ cứng tổng thể của vật liệu. Đồng thời, hệ số giãn nở nhiệt của gang thép tương đối cao, khoảng 10-12 ×10⁻⁶/℃. Dưới sự tích tụ nhiệt sinh ra do quá trình phủ pin lithium trong thời gian dài, nó dễ bị biến dạng nhiệt. Ngoài ra, còn có ứng suất đúc bên trong gang thép. Theo thời gian, sự giải phóng ứng suất sẽ gây ra những thay đổi không thể đảo ngược về kích thước của nền tảng, ảnh hưởng đến độ chính xác của lớp phủ.
Đá granit là vật liệu tự nhiên được hình thành qua các quá trình địa chất trong hàng trăm triệu năm. Cấu trúc tinh thể bên trong của nó dày đặc và đồng nhất, đồng thời có độ ổn định cao. Hệ số giãn nở tuyến tính của đá granit chỉ từ 0,5-8×10⁻⁶/℃, bằng 1/2-1/3 so với gang, và nó cực kỳ ít nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Đồng thời, đá granit có kết cấu cứng, với độ bền nén cao tới 1.050-14.000 kg/cm². Nó có thể chống lại hiệu quả các tác động và rung động từ bên ngoài, cung cấp một nền tảng vững chắc và ổn định cho hệ thống điều khiển chuyển động. Hầu như không có ứng suất dư bên trong, và nó sẽ không gây ra sự thay đổi kích thước do giải phóng ứng suất, đảm bảo tính ổn định kích thước của nền tảng từ bản chất của vật liệu.
Dữ liệu thực nghiệm xác minh sự khác biệt về hiệu năng.
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, được làm bằng đá granit và gang, đã được chọn và thử nghiệm trong cùng điều kiện môi trường. Thí nghiệm mô phỏng kịch bản làm việc thực tế của máy phủ pin lithium. Bằng cách vận hành thiết bị liên tục, sự thay đổi kích thước của bệ tại các thời điểm khác nhau đã được theo dõi.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, sau 24 giờ hoạt động liên tục, do nhiệt lượng sinh ra trong quá trình vận hành thiết bị, nhiệt độ bề mặt của bệ đỡ bằng gang tăng khoảng 15℃, dẫn đến kích thước chiều dài của bệ đỡ tăng thêm 0,03mm. Trong cùng điều kiện, sự thay đổi kích thước của bệ đỡ bằng đá granit gần như không đáng kể, và phạm vi dao động kích thước của nó nhỏ hơn 0,005mm. Sau 1000 giờ thử nghiệm lão hóa dài hạn, do sự giải phóng ứng suất bên trong và sự tích tụ biến dạng nhiệt, sai số độ phẳng của bệ đỡ bằng gang tăng từ 0,01mm ban đầu lên 0,05mm. Sai số độ phẳng của bệ đỡ bằng đá granit luôn được giữ trong phạm vi 0,015mm, và ưu điểm về độ ổn định kích thước là rõ rệt.
Những thành tựu đáng kể trong ứng dụng thực tiễn
Trong quá trình sản xuất thực tế của một doanh nghiệp sản xuất pin lithium quy mô lớn, trước đây người ta sử dụng các bệ điều khiển chuyển động bằng gang. Khi thời gian vận hành thiết bị tăng lên, độ chính xác của lớp phủ giảm dần, dẫn đến độ dày lớp phủ không đồng đều, độ nhất quán kém của các tấm điện cực pin và tỷ lệ sản phẩm lỗi lên tới 8%. Để giải quyết vấn đề này, doanh nghiệp đã thay thế các bệ điều khiển chuyển động của một số thiết bị bằng vật liệu đá 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 duy trì sai số độ dày lớp phủ trong phạm vi ±2μm, và tỷ lệ sản phẩm lỗi giảm đáng kể xuống dưới 3%. Đồng thời, do bệ đá granit không cần hiệu chuẩn chính xác và bảo trì thường xuyên như bệ gang, nên chúng giúp doanh nghiệp tiết kiệm được một khoản chi phí bảo trì thiết bị và thời gian ngừng hoạt động đáng kể mỗi 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 vượt trội, thể hiện hiệu quả hơn đáng kể so với gang về độ ổn định kích thước. Cho dù xét từ khía cạnh bản chất vật liệu, dữ liệu thực nghiệm hay hiệu quả ứng dụng thực tế, đá granit đều mang lại sự đảm bảo đáng tin cậy cho quá trình phủ pin lithium với độ chính xác cao và ổn định. Với sự không ngừng nâng cao yêu cầu về chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp pin lithium, các nền tảng điều khiển chuyển động làm bằng đá granit chắc chắn sẽ trở thành lựa chọn chủ đạo trong ngành.
Thời gian đăng bài: 22 tháng 5 năm 2025