Trong quy trình sản xuất pin lithium-ion, quy trình phủ, là một mắt xích 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 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 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 một vật liệu công nghiệp truyền thống, đã từng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực bệ điều khiển chuyển động nhờ 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 gang 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 trong quá trình phủ pin lithium trong thời gian dài, gang dễ bị biến dạng nhiệt. Ngoài ra, bên trong gang còn tồn tại 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 qua quá trình địa chất kéo dài hàng trăm triệu năm. Cấu trúc tinh thể bên trong của nó 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 cực kỳ ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ. Trong khi đó, đá granit có kết cấu cứng, với cường độ nén lên tới 1.050-14.000 kg/cm². Nó có thể chống lại các tác động và rung động từ bên ngoài một cách hiệu quả, tạo nên một nền tảng vững chắc và ổn định cho bệ điều khiển chuyển động. Hầu như không có ứng suất dư bên trong, và nó sẽ không gây ra thay đổi kích thước do giải phóng ứng suất, đảm bảo sự ổn định kích thước của bệ 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 tráng pin lithium 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 tráng pin lithium. Bằng cách vận hành liên tục thiết bị, sự thay đổi kích thước của bệ tại các thời điểm khác nhau đã được theo dõi.
Kết quả thực nghiệm cho thấy sau 24 giờ vận hành liên tục, do nhiệt sinh ra từ quá trình vận hành thiết bị, nhiệt độ bề mặt của bệ bằng gang tăng khoảng 15℃, dẫn đến kích thước theo chiều dài của bệ tăng 0,03mm. Trong cùng điều kiện, sự thay đổi kích thước của bệ đá granit hầu 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 ứng suất bên trong được giải phóng và biến dạng nhiệt tích tụ, sai số phẳng của bệ bằng gang đã tăng từ 0,01mm ban đầu lên 0,05mm. Sai số phẳng của bệ đá granit luôn được giữ trong phạm vi 0,015mm, và lợi thế 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, nền tảng điều khiển chuyển động bằng gang đã từng được sử dụng. 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 lên tới 8%. Để giải quyết vấn đề này, doanh nghiệp đã thay thế nền tảng 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 đã giảm đáng kể xuống dưới 3%. Đồng thời, vì bệ đá granit không yêu cầu hiệu chuẩn và bảo trì chính xác thường xuyên như bệ gang, nên giúp doanh nghiệp tiết kiệm đáng kể chi phí bảo trì thiết bị và thời gian ngừng hoạt động hàng năm, đồng thời tăng hiệu suất sản xuất hơn 15%.
Tóm lại, trong ứng dụng nền tảng điều khiển chuyển động của máy phủ pin lithium, đá granit, với những đặc tính vật liệu vượt trội, vượt trội hơn hẳn gang về độ ổn định kích thước. Dù xét về bản chất vật liệu, dữ liệu thực nghiệm hay hiệu quả ứng dụng thực tế, đá granit đều đảm bảo đáng tin cậy cho quy trình phủ pin lithium có độ chính xác cao và ổn định. Với việc không ngừng cải thiện các yêu cầu về chất lượng sản phẩm trong ngành pin lithium, nền tảng điều khiển chuyển động làm từ đá granit chắc chắn sẽ trở thành lựa chọn chủ đạo trong ngành.
Thời gian đăng: 22-05-2025