לא מזמן חלה פריצת דרך איכותית בתהליך חיתוך הקתודה שפקד את התעשייה כל כך הרבה זמן.
תהליכי הערמה וליפוף:
בשנים האחרונות, כאשר שוק האנרגיה החדש נעשה חם, הקיבולת המותקנת שלסוללות כוחגדל משנה לשנה, ותפיסת העיצוב וטכנולוגיית העיבוד שלהם שופרו ללא הרף, ביניהם הדיון על תהליך הליפול ותהליך הלמינציה של תאים חשמליים מעולם לא פסק.כיום, המיינסטרים בשוק הוא היעילות יותר, העלות הנמוכה יותר והיישום הבוגר יותר של תהליך הפיתול, אך תהליך זה קשה לשלוט בבידוד התרמי בין התאים, מה שעלול בקלות להוביל להתחממות יתר מקומית של התאים והתאים. סיכון להתפשטות תרמית.
לעומת זאת, תהליך הלמינציה יכול לשחק טוב יותר את היתרונות של גדולתאי סוללה, הבטיחות שלו, צפיפות האנרגיה, בקרת תהליך הם יתרון יותר מאשר סלילה.בנוסף, תהליך הלמינציה יכול לשלוט טוב יותר על תפוקת התא, אצל המשתמש של טווח רכב אנרגיה חדש הוא מגמה גבוהה יותר ויותר, תהליך הלמינציה יתרונות צפיפות אנרגיה גבוהה מבטיחים יותר.כיום, ראש יצרני סוללות כוח הם מחקר וייצור של תהליך גיליון למינציה.
עבור בעלים פוטנציאליים של רכבי אנרגיה חדשים, חרדת קילומטראז' היא ללא ספק אחד הגורמים המרכזיים המשפיעים על בחירת הרכב שלהם.במיוחד בערים בהן מתקני הטעינה אינם מושלמים, יש צורך דחוף יותר בכלי רכב חשמליים לטווח ארוך.נכון לעכשיו, הטווח הרשמי של רכבי אנרגיה חשמליים טהורים מוכרז בדרך כלל על 300-500 ק"מ, כאשר הטווח האמיתי מוזל לעתים קרובות מהטווח הרשמי בהתאם לאקלים ולתנאי הדרך.היכולת להגדיל את הטווח האמיתי קשורה קשר הדוק לצפיפות האנרגיה של תא הכוח, ולכן תהליך הלמינציה תחרותי יותר.
עם זאת, המורכבות של תהליך הלמינציה והקשיים הטכניים הרבים שיש לפתור הגבילו את הפופולריות של תהליך זה במידה מסוימת.אחד הקשיים העיקריים הוא שהקוצים והאבק שנוצרים במהלך תהליך חיתוך המות והלמינציה עלולים לגרום בקלות לקצר חשמלי בסוללה, המהווה סכנה בטיחותית עצומה.בנוסף, חומר הקתודה הוא החלק היקר ביותר בתא (קתודות LiFePO4 מהוות 40%-50% מעלות התא, וקתודות ליתיום משולשות אחראיות לעלות גבוהה עוד יותר), כך שאם קתודה יעילה ויציבה לא ניתן למצוא שיטת עיבוד, היא תגרום לבזבוז עלויות גדול עבור יצרני הסוללות ותגביל את המשך הפיתוח של תהליך הלמינציה.
סטטוס קוו של חיתוך חומרה - חומרים מתכלים גבוהים ותקרה נמוכה
נכון לעכשיו, בתהליך חיתוך המות לפני תהליך הלמינציה, מקובל בשוק להשתמש בחיתוך חומרה כדי לחתוך את חתיכת המוט באמצעות הרווח הקטן ביותר בין האגרוף לתבנית הכלי התחתון.לתהליך מכאני זה יש היסטוריה ארוכה של התפתחות והוא בוגר יחסית ביישומו, אך הלחצים הנובעים מהנשיכה המכנית מותירים לעתים קרובות את החומר המעובד עם כמה מאפיינים לא רצויים, כגון פינות ממוטטות וקורות.
על מנת למנוע כתמים, ניקוב חומרה צריך למצוא את הלחץ הרוחבי ואת חפיפת הכלים המתאימים ביותר בהתאם לאופי ולעובי האלקטרודה, ולאחר מספר סבבי בדיקה לפני תחילת עיבוד אצווה.יתרה מכך, ניקוב במות החומרה עלול לגרום לבלאי הכלים ולהידבקות החומר לאחר שעות עבודה ארוכות, מה שמוביל לחוסר יציבות בתהליך, וכתוצאה מכך לאיכות חיתוך ירודה, מה שעלול להוביל בסופו של דבר לתפוקת סוללה נמוכה יותר ואף לסכנות בטיחותיות.יצרני סוללות כוח מחליפים לעתים קרובות את הסכינים כל 3-5 ימים כדי למנוע בעיות נסתרות.אמנם חיי הכלי שהוכרז על ידי היצרן עשויים להיות 7-10 ימים, או יכולים לחתוך מיליון חתיכות, אבל מפעל הסוללות כדי להימנע מאצוות של מוצרים פגומים (צריך לגרוע בקבוצות), לעתים קרובות יחליף את הסכין מראש, וזה יביא עלויות מתכלות עצומות.
בנוסף, כאמור לעיל, על מנת לשפר את טווח הרכבים, פועלים במפעלי המצברים במרץ לשיפור צפיפות האנרגיה של המצברים.לטענת מקורות בתעשייה, על מנת לשפר את צפיפות האנרגיה של תא בודד, במסגרת המערכת הכימית הקיימת, האמצעים הכימיים לשיפור צפיפות האנרגיה של תא בודד נגעו בעצם בתקרה, רק באמצעות צפיפות הדחיסה והעובי של חתיכת המוט של השניים לעשות מאמרים.העלייה בצפיפות הדחיסה ובעובי המוט ללא ספק תפגע יותר בכלי, מה שאומר שזמן החלפת הכלי יתקצר שוב.
ככל שגודל התא גדל, הכלים המשמשים לביצוע חיתוך גס צריכים להיות גדולים יותר, אך כלים גדולים יותר ללא ספק יפחיתו את מהירות הפעולה המכנית ויפחיתו את יעילות החיתוך.ניתן לומר ששלושת הגורמים העיקריים של איכות יציבה לטווח ארוך, מגמת צפיפות אנרגיה גבוהה ויעילות חיתוך מוט בגודל גדול קובעים את הגבול העליון של תהליך חיתוך החומרה, ותהליך מסורתי זה יהיה קשה להסתגל לעתיד התפתחות.
פתרונות לייזר Picosecond כדי להתגבר על אתגרי חיתוך גובים חיוביים
ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית הלייזר הראתה את הפוטנציאל שלה בעיבוד תעשייתי, ותעשיית ה-3C בפרט הוכיחה במלואה את האמינות של הלייזרים בעיבוד מדויק.עם זאת, נעשו ניסיונות מוקדמים להשתמש בלייזרים של ננו-שניות לחיתוך עמודים, אך תהליך זה לא זכה לקידום בקנה מידה גדול בגלל האזור הגדול שנפגע בחום והקוצים לאחר עיבוד לייזר ננו-שניות, שלא ענה על הצרכים של יצרני הסוללות.עם זאת, על פי המחקר של המחבר, פתרון חדש הוצע על ידי חברות והושגו תוצאות מסוימות.
מבחינת העיקרון הטכני, הלייזר picosecond מסוגל להסתמך על הספק השיא הגבוה ביותר שלו כדי לאדות את החומר באופן מיידי בגלל רוחב הפולסים הצר שלו.שלא כמו עיבוד תרמי עם לייזרים ננו-שניות, לייזרים פיקו-שניות הם תהליכי אבלציה או ניסוח מחדש של אדים עם השפעות תרמיות מינימליות, ללא חרוזים נמסים וקצוות עיבוד מסודרים, השוברים את המלכודת של אזורים גדולים מושפעי חום וקוצצים עם לייזרים ננו-שניות.
תהליך חיתוך המות בלייזר פיקושניות פתר רבות מנקודות הכאב של חיתוך החומרה הנוכחי, ומאפשר שיפור איכותי בתהליך החיתוך של האלקטרודה החיובית, המהווה את החלק הגדול ביותר מעלות תא הסוללה.
1. איכות ותפוקה
חיתוך חומרה הוא שימוש בעקרון הנשנוש המכני, פינות חיתוך מועדות לפגמים ודורשות איתור באגים חוזר.החותכים המכניים יישחקו עם הזמן, וכתוצאה מכך נוצרים כתמים על חלקי המוט, מה שמשפיע על התפוקה של כל קבוצת התאים.יחד עם זאת, צפיפות הדחיסה והעובי המוגדלים של חלק המוט לשיפור צפיפות האנרגיה של המונומר יגדילו גם את הבלאי והבלאי של סכין החיתוך. עיבוד הלייזר פיקושניות בהספק גבוה של 300W הוא באיכות יציבה ויכול לעבוד באופן קבוע במשך זמן רב, גם אם החומר מעובה מבלי לגרום לאובדן ציוד.
2. יעילות כללית
במונחים של יעילות ייצור ישירה, מכונת ייצור האלקטרודות החיוביות בלייזר 300W בעוצמה גבוהה של 300W נמצאת באותה רמת ייצור לשעה כמו מכונת הייצור לחיתוך גס, אך בהתחשב בכך שמכונות חומרה צריכות להחליף סכינים אחת לשלושה עד חמישה ימים. , מה שיוביל בהכרח להשבתת קו ייצור והפעלה מחדש לאחר החלפת הסכין, כל החלפת סכין פירושה מספר שעות של השבתה.הייצור המהיר כולו בלייזר חוסך את זמן החלפת הכלים והיעילות הכוללת טובה יותר.
3. גמישות
עבור מפעלי תאי כוח, קו למינציה ישא לעתים קרובות סוגי תאים שונים.כל שינוי ייקח עוד כמה ימים עבור ציוד חיתוך חומרה, ובהתחשב בעובדה שלחלק מהתאים יש דרישות ניקוב פינות, הדבר יאריך עוד יותר את זמן ההחלפה.
לתהליך הלייזר, לעומת זאת, אין את הטרחה של החלפות.בין אם זה שינוי צורה או שינוי גודל, הלייזר יכול "לעשות הכל".יש להוסיף כי בתהליך החיתוך, אם מוצר 590 מוחלף במוצר 960 או אפילו 1200, חיתוך החומרה דורש סכין גדולה, בעוד שתהליך הלייזר דורש רק 1-2 מערכות אופטיות נוספות והחיתוך היעילות אינה מושפעת.ניתן לומר שבין אם מדובר בשינוי בייצור המוני, או בדגימות ניסוי בקנה מידה קטן, הגמישות של יתרונות הלייזר פרצה את הגבול העליון של חיתוך החומרה, כדי שיצרני סוללות יחסכו זמן רב. .
4. עלות כוללת נמוכה
למרות שתהליך חיתוך חומרה הוא כיום התהליך המרכזי של חיתוך מוטות ועלות הרכישה הראשונית נמוכה, הוא מצריך תיקוני קוביות ושינויים תכופים, ופעולות תחזוקה אלו מובילות להשבתה של קו הייצור ועולות יותר שעות עבודה.לעומת זאת, לפתרון הלייזר picosecond אין חומרים מתכלים אחרים ועלויות תחזוקה מינימליות במעקב.
בטווח הארוך, פתרון הלייזר picosecond צפוי להחליף לחלוטין את תהליך חיתוך החומרה הנוכחי בתחום חיתוך האלקטרודות החיוביות של סוללת ליתיום, ולהפוך לאחת מנקודות המפתח לקידום הפופולריות של תהליך הלמינציה, בדיוק כמו " צעד אחד קטן לחיתוך האלקטרודה, צעד אחד גדול לתהליך הלמינציה".כמובן, המוצר החדש עדיין נתון לאימות תעשייתית, האם ניתן לזהות את פתרון החיתוך החיתוך של הלייזר picosecond על ידי יצרני הסוללות הגדולים, והאם הלייזר picosecond באמת יכול לפתור את הבעיות שהביאו למשתמשים בתהליך המסורתי, בוא נחכה ונראה.
זמן פרסום: 14 בספטמבר 2022