Nel processo di produzione delle batterie agli ioni di litio, il processo di rivestimento, in quanto anello chiave, influisce direttamente sulle prestazioni e sulla sicurezza delle batterie. La stabilità della piattaforma di controllo del movimento della macchina di rivestimento per batterie al litio gioca un ruolo decisivo nella precisione del rivestimento. Granito e ghisa, come materiali di piattaforma comunemente utilizzati, hanno attirato molta attenzione per la loro diversa stabilità dimensionale. Questo articolo analizzerà in dettaglio il significativo miglioramento della stabilità dimensionale del granito rispetto alla ghisa sulla piattaforma di controllo del movimento delle macchine di rivestimento per batterie al litio, analizzando le proprietà del materiale, i dati sperimentali e i casi di applicazione pratica.
Le proprietà dei materiali determinano la base della stabilità
La ghisa, materiale industriale tradizionale, era un tempo ampiamente utilizzata nel campo delle piattaforme di controllo del movimento grazie alle sue eccellenti prestazioni di fusione e ai vantaggi economici. Tuttavia, i materiali in ghisa presentano difetti intrinseci. La sua struttura interna contiene una grande quantità di grafite lamellare, che causa cricche interne e riduce la rigidità complessiva del materiale. Allo stesso tempo, il coefficiente di dilatazione termica della ghisa è relativamente elevato, circa 10-12 ×10⁻⁶/℃. L'accumulo di calore generato dal funzionamento a lungo termine del rivestimento delle batterie al litio, rende il rivestimento soggetto a deformazione termica. Inoltre, all'interno della ghisa si formano tensioni di fusione. Nel tempo, il rilascio di tali tensioni causerà cambiamenti irreversibili nelle dimensioni della piattaforma, compromettendo la precisione del rivestimento.
Il granito è un materiale naturale formatosi attraverso processi geologici nel corso di centinaia di milioni di anni. La sua struttura cristallina interna è densa e uniforme e possiede un'elevata stabilità intrinseca. Il coefficiente di dilatazione lineare del granito è di soli 0,5-8×10⁻⁶/℃, ovvero 1/2-1/3 di quello della ghisa, ed è estremamente insensibile alle variazioni di temperatura. Il granito, inoltre, ha una consistenza dura, con una resistenza alla compressione che può arrivare a 1.050-14.000 chilogrammi per centimetro quadrato. Può resistere efficacemente agli urti e alle vibrazioni causate da forze esterne, fornendo una base solida e stabile per la piattaforma di controllo del movimento. Al suo interno non vi è quasi nessuna tensione residua e non causerà variazioni dimensionali dovute al rilascio di tensione, garantendo la stabilità dimensionale della piattaforma grazie all'essenza del materiale.
I dati sperimentali verificano le differenze di prestazioni
Per confrontare visivamente le differenze di stabilità dimensionale tra granito e ghisa, il team di ricerca ha condotto uno speciale esperimento. Sono state selezionate due piattaforme di controllo del movimento della macchina di rivestimento delle batterie al litio con le stesse specifiche, realizzate rispettivamente in granito e ghisa, e testate nelle stesse condizioni ambientali. L'esperimento ha simulato lo scenario di funzionamento effettivo della macchina di rivestimento delle batterie al litio. Facendo funzionare l'apparecchiatura in continuo, sono state monitorate le variazioni dimensionali della piattaforma in diversi momenti.
I risultati sperimentali mostrano che, dopo un funzionamento continuo di 24 ore, a causa del calore generato dal funzionamento dell'apparecchiatura, la temperatura superficiale della piattaforma in ghisa è aumentata di circa 15 °C, con un conseguente aumento di 0,03 mm nella direzione longitudinale della piattaforma. Nelle stesse condizioni, la variazione dimensionale della piattaforma in granito è pressoché trascurabile e il suo intervallo di fluttuazione dimensionale è inferiore a 0,005 mm. Dopo 1000 ore di test di invecchiamento a lungo termine, a causa del rilascio di sollecitazioni interne e dell'accumulo di deformazione termica, l'errore di planarità della piattaforma in ghisa è aumentato dagli iniziali 0,01 mm a 0,05 mm. L'errore di planarità della piattaforma in granito è sempre rimasto entro 0,015 mm e il vantaggio in termini di stabilità dimensionale è evidente.
Risultati notevoli nelle applicazioni pratiche
Nella produzione effettiva di una grande azienda produttrice di batterie al litio, in passato venivano utilizzate piattaforme di controllo del movimento in ghisa. Con l'aumentare del tempo di funzionamento delle apparecchiature, la precisione del rivestimento è gradualmente diminuita, con conseguente spessore irregolare del rivestimento, scarsa consistenza delle lamine degli elettrodi delle batterie e un tasso di prodotti difettosi fino all'8%. Per risolvere questo problema, l'azienda ha sostituito le piattaforme di controllo del movimento di alcune apparecchiature con materiali in granito.
Dopo la sostituzione, la stabilità dimensionale dell'attrezzatura è stata notevolmente migliorata. Durante un ciclo di produzione di sei mesi, la macchina di rivestimento che utilizzava una piattaforma in granito ha sempre mantenuto l'errore di spessore del rivestimento entro ±2 μm e il tasso di prodotti difettosi è stato significativamente ridotto a meno del 3%. Nel frattempo, poiché le piattaforme in granito non richiedono una calibrazione e una manutenzione di precisione così frequenti come le piattaforme in ghisa, consentono alle aziende di risparmiare ogni anno una notevole quantità di costi di manutenzione e tempi di fermo delle attrezzature, aumentando l'efficienza produttiva di oltre il 15%.
In conclusione, nell'applicazione della piattaforma di controllo del movimento alle macchine per il rivestimento delle batterie al litio, il granito, grazie alle sue eccezionali proprietà, supera significativamente la ghisa in termini di stabilità dimensionale. Sia dal punto di vista della natura del materiale, dei dati sperimentali o degli effetti applicativi pratici, il granito offre una garanzia affidabile per la produzione stabile e ad alta precisione dei processi di rivestimento delle batterie al litio. Con il continuo miglioramento dei requisiti di qualità dei prodotti nel settore delle batterie al litio, le piattaforme di controllo del movimento in granito sono destinate a diventare la scelta principale nel settore.
Data di pubblicazione: 22 maggio 2025