ความก้าวหน้าในกระบวนการผลิตเซลล์แบบเรียงซ้อน เทคโนโลยีเลเซอร์ Picosecond แก้ปัญหาความท้าทายในการตัดไดคัทแคโทด

ไม่นานมานี้ มีความก้าวหน้าในเชิงคุณภาพในกระบวนการตัดแคโทดที่รบกวนอุตสาหกรรมมาเป็นเวลานาน

กระบวนการซ้อนและม้วน:

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากตลาดพลังงานใหม่เริ่มร้อนแรง กำลังการผลิตติดตั้งของพลังงานแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นทุกปีและแนวคิดการออกแบบและเทคโนโลยีการประมวลผลได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องซึ่งการอภิปรายเกี่ยวกับกระบวนการคดเคี้ยวและกระบวนการเคลือบของเซลล์ไฟฟ้าไม่เคยหยุดนิ่งปัจจุบันกระแสหลักในตลาดมีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดต้นทุน และประยุกต์ใช้กระบวนการขดลวดที่ครบถ้วนมากขึ้น แต่กระบวนการนี้ยากต่อการควบคุมการแยกความร้อนระหว่างเซลล์ ซึ่งอาจนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปภายในเซลล์และ ความเสี่ยงของการแพร่กระจายหนีความร้อน

ในทางตรงกันข้าม กระบวนการเคลือบสามารถให้ข้อดีของขนาดใหญ่ได้ดีกว่าเซลล์แบตเตอรี่ความปลอดภัย ความหนาแน่นของพลังงาน การควบคุมกระบวนการมีประโยชน์มากกว่าการพันขดลวดนอกจากนี้ กระบวนการเคลือบสามารถควบคุมผลผลิตของเซลล์ได้ดียิ่งขึ้น ผู้ใช้รถยนต์พลังงานใหม่มีแนวโน้มสูงขึ้น กระบวนการเคลือบความหนาแน่นของพลังงานสูงได้เปรียบมีแนวโน้มมากขึ้นปัจจุบัน หัวหน้าผู้ผลิตแบตเตอรี่ไฟฟ้ากำลังศึกษาวิจัยและผลิตกระบวนการผลิตแผ่นลามิเนต

สำหรับผู้มีโอกาสเป็นเจ้าของรถยนต์พลังงานใหม่ ความกังวลเรื่องระยะทางเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการเลือกยานพาหนะอย่างไม่ต้องสงสัยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมืองที่อุปกรณ์ชาร์จไม่สมบูรณ์แบบ มีความจำเป็นเร่งด่วนมากขึ้นสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าระยะไกลในปัจจุบัน ช่วงอย่างเป็นทางการของรถยนต์พลังงานใหม่ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าล้วนประกาศอย่างเป็นทางการที่ระยะทาง 300-500 กม. โดยช่วงจริงมักจะลดราคาจากช่วงอย่างเป็นทางการ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและสภาพถนนความสามารถในการเพิ่มช่วงจริงนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์พลังงาน ดังนั้นกระบวนการเคลือบจึงแข่งขันได้มากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนของกระบวนการเคลือบและปัญหาทางเทคนิคมากมายที่ต้องแก้ไข ได้จำกัดความนิยมของกระบวนการนี้ในระดับหนึ่งปัญหาสำคัญประการหนึ่งคือ เศษครีบและฝุ่นที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการตัดไดคัทและการเคลือบสามารถทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในแบตเตอรี่ได้ง่าย ซึ่งเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยอย่างใหญ่หลวงนอกจากนี้ วัสดุแคโทดยังเป็นส่วนที่มีราคาแพงที่สุดของเซลล์ (แคโทด LiFePO4 คิดเป็น 40% -50% ของต้นทุนของเซลล์ และแคโทดลิเธียมแบบไตรภาคจะมีต้นทุนสูงกว่า) ดังนั้นหากแคโทดที่มีประสิทธิภาพและเสถียร ไม่พบวิธีการประมวลผล ซึ่งจะทำให้ผู้ผลิตแบตเตอรี่สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายมหาศาล และจำกัดการพัฒนากระบวนการเคลือบต่อไป

สถานะการตัดเฉือนของฮาร์ดแวร์ - วัสดุสิ้นเปลืองสูงและเพดานต่ำ

ในปัจจุบัน ในกระบวนการไดคัทก่อนกระบวนการเคลือบ เป็นเรื่องปกติในตลาดที่จะใช้การไดย์เจาะด้วยฮาร์ดแวร์เพื่อตัดชิ้นขั้วโดยใช้ช่องว่างขนาดเล็กมากระหว่างหมัดกับดายเครื่องมือด้านล่างกระบวนการทางกลนี้มีประวัติการพัฒนามายาวนานและมีความสมบูรณ์ในการใช้งาน แต่ความเค้นที่เกิดจากการกัดด้วยกลไกมักทำให้วัสดุแปรรูปมีลักษณะที่ไม่พึงประสงค์บางอย่าง เช่น มุมที่ยุบและครีบ

เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดครีบ การเจาะแม่พิมพ์ด้วยฮาร์ดแวร์จะต้องค้นหาแรงกดด้านข้างที่เหมาะสมที่สุดและการทับซ้อนกันของเครื่องมือตามลักษณะและความหนาของอิเล็กโทรด และหลังจากการทดสอบหลายรอบก่อนเริ่มการประมวลผลแบบแบตช์ยิ่งไปกว่านั้น การเจาะด้วยแม่พิมพ์ด้วยฮาร์ดแวร์อาจทำให้เครื่องมือสึกหรอและวัสดุติดหลังจากทำงานเป็นเวลานาน นำไปสู่ความไม่เสถียรของกระบวนการ ส่งผลให้คุณภาพการตัดต่ำ ซึ่งท้ายที่สุดอาจทำให้ผลผลิตของแบตเตอรี่ลดลงและแม้กระทั่งอันตรายต่อความปลอดภัยผู้ผลิตแบตเตอรี่พลังงานมักจะเปลี่ยนมีดทุก 3-5 วันเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่ซ่อนอยู่แม้ว่าอายุการใช้งานเครื่องมือที่ประกาศโดยผู้ผลิตอาจจะ 7-10 วันหรือสามารถตัดได้ 1 ล้านชิ้น แต่โรงงานแบตเตอรี่เพื่อหลีกเลี่ยงการแบตช์ของผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่อง (ไม่ดีจำเป็นต้องทิ้งเป็นชุด) มักจะเปลี่ยนมีดล่วงหน้า และสิ่งนี้จะนำมาซึ่งต้นทุนวัสดุสิ้นเปลืองจำนวนมาก

นอกจากนี้ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เพื่อปรับปรุงช่วงของยานพาหนะ โรงงานแบตเตอรี่ได้ทำงานอย่างหนักเพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ตามแหล่งอุตสาหกรรม เพื่อปรับปรุงความหนาแน่นพลังงานของเซลล์เดียว ภายใต้ระบบเคมีที่มีอยู่ วิธีการทางเคมีในการปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์เดียวได้โดยทั่วไปสัมผัสเพดาน ผ่านความหนาแน่นของการบดอัดและความหนาของ เสาชิ้นของทั้งสองที่จะทำบทความการเพิ่มความหนาแน่นของการบดอัดและความหนาของเสาจะทำให้เครื่องมือเสียหายมากขึ้นอย่างไม่ต้องสงสัย ซึ่งหมายความว่าเวลาในการเปลี่ยนเครื่องมือจะสั้นลงอีกครั้ง

เมื่อขนาดเซลล์เพิ่มขึ้น เครื่องมือที่ใช้ในการตัดไดคัทก็ต้องทำให้ใหญ่ขึ้นด้วย แต่เครื่องมือขนาดใหญ่ขึ้นจะช่วยลดความเร็วของการทำงานทางกลและลดประสิทธิภาพการตัดได้อย่างแน่นอนอาจกล่าวได้ว่าปัจจัยหลักสามประการของคุณภาพที่มั่นคงในระยะยาว แนวโน้มความหนาแน่นของพลังงานสูงและประสิทธิภาพการตัดเสาขนาดใหญ่กำหนดขีดจำกัดบนของกระบวนการไดคัทฮาร์ดแวร์ และกระบวนการแบบดั้งเดิมนี้จะยากต่อการปรับให้เข้ากับอนาคต การพัฒนา.

โซลูชันเลเซอร์ Picosecond เพื่อเอาชนะความท้าทายในการตัดไดคัท

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีเลเซอร์ได้แสดงให้เห็นศักยภาพในการประมวลผลทางอุตสาหกรรม และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรม 3C ได้แสดงให้เห็นอย่างเต็มที่ถึงความน่าเชื่อถือของเลเซอร์ในการประมวลผลที่แม่นยำอย่างไรก็ตาม มีความพยายามในช่วงแรกๆ ในการใช้เลเซอร์ระดับนาโนวินาทีในการตัดขั้ว แต่กระบวนการนี้ไม่ได้รับการส่งเสริมในวงกว้างเนื่องจากบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดใหญ่และครีบหลังการประมวลผลด้วยเลเซอร์ระดับนาโนวินาที ซึ่งไม่เป็นไปตามความต้องการของผู้ผลิตแบตเตอรี่อย่างไรก็ตาม จากการวิจัยของผู้เขียน บริษัทต่างๆ ได้เสนอวิธีแก้ปัญหาใหม่ และบรรลุผลสำเร็จบางประการ

ในแง่ของหลักการทางเทคนิค เลเซอร์ picosecond สามารถพึ่งพากำลังสูงสุดที่สูงมากในการทำให้วัสดุกลายเป็นไอในทันที เนื่องจากมีความกว้างพัลส์ที่แคบมากเลเซอร์ picosecond ต่างจากการประมวลผลทางความร้อนด้วยเลเซอร์ระดับนาโนวินาที เลเซอร์ picosecond เป็นกระบวนการระเหยหรือปฏิรูปด้วยความร้อนน้อยที่สุด ไม่มีเม็ดบีดละลายและขอบการประมวลผลที่เรียบร้อย ซึ่งทำลายกับดักของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดใหญ่และครีบด้วยเลเซอร์ระดับนาโนวินาที

กระบวนการตัดไดคัทด้วยเลเซอร์ picosecond ได้แก้ไขจุดบอดหลายจุดของการตัดไดคัทฮาร์ดแวร์ในปัจจุบัน ทำให้สามารถปรับปรุงคุณภาพในกระบวนการตัดของอิเล็กโทรดขั้วบวก ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุดของต้นทุนของเซลล์แบตเตอรี่

1. คุณภาพและผลผลิต

ไดคัทฮาร์ดแวร์คือการใช้หลักการกัดแทะทางกล มุมตัดมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องและต้องมีการดีบักซ้ำๆหัวกัดเชิงกลจะเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป ส่งผลให้เกิดครีบบนชิ้นส่วนของขั้ว ซึ่งส่งผลต่อผลผลิตของเซลล์ทั้งชุดในเวลาเดียวกัน ความหนาแน่นและความหนาของการบดอัดที่เพิ่มขึ้นของชิ้นขั้วเพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของโมโนเมอร์ก็จะเพิ่มการสึกหรอของมีดตัดด้วยเช่นกัน การประมวลผลด้วยเลเซอร์ picosecond กำลังสูง 300W มีคุณภาพคงที่และสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง เป็นเวลานานแม้ว่าวัสดุจะหนาขึ้นโดยไม่ทำให้อุปกรณ์สูญหาย

2. ประสิทธิภาพโดยรวม

ในแง่ของประสิทธิภาพการผลิตโดยตรง เครื่องผลิตอิเล็กโทรดเลเซอร์บวกพิโควินาทีกำลังสูง 300W อยู่ที่ระดับการผลิตต่อชั่วโมงเท่ากันกับเครื่องผลิตไดคัทฮาร์ดแวร์ แต่เมื่อพิจารณาว่าเครื่องจักรฮาร์ดแวร์จำเป็นต้องเปลี่ยนมีดทุกๆ สามถึงห้าวัน ซึ่งย่อมนำไปสู่การปิดสายการผลิตและการว่าจ้างใหม่หลังจากเปลี่ยนมีดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การเปลี่ยนมีดแต่ละครั้งหมายถึงการหยุดทำงานหลายชั่วโมงการผลิตด้วยความเร็วสูงด้วยเลเซอร์ทั้งหมดช่วยประหยัดเวลาในการเปลี่ยนเครื่องมือและประสิทธิภาพโดยรวมดีขึ้น

3. ความยืดหยุ่น

สำหรับโรงงานเซลล์พลังงาน สายเคลือบมักจะมีเซลล์ประเภทต่างๆการเปลี่ยนแต่ละครั้งจะใช้เวลาอีกสองสามวันสำหรับอุปกรณ์ตัดไดคัทฮาร์ดแวร์ และเนื่องจากบางเซลล์มีข้อกำหนดการเจาะมุม การทำเช่นนี้จะช่วยยืดเวลาการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติม

ในทางกลับกัน กระบวนการเลเซอร์ไม่ได้มีความยุ่งยากในการเปลี่ยนแปลงไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนรูปร่างหรือการเปลี่ยนขนาด เลเซอร์สามารถ "ทำได้ทั้งหมด"ควรเสริมว่าในกระบวนการตัด หากผลิตภัณฑ์ 590 ถูกแทนที่ด้วยผลิตภัณฑ์ 960 หรือแม้แต่ 1200 ไดคัทฮาร์ดแวร์ต้องใช้มีดขนาดใหญ่ ในขณะที่กระบวนการเลเซอร์ต้องการเพียง 1-2 ระบบออปติคัลเพิ่มเติมและการตัด ประสิทธิภาพจะไม่ได้รับผลกระทบอาจกล่าวได้ว่า ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงของการผลิตจำนวนมาก หรือตัวอย่างทดลองขนาดเล็ก ความยืดหยุ่นของข้อดีของเลเซอร์ได้ทะลุขีดจำกัดบนของการตัดไดคัทของฮาร์ดแวร์ เพื่อให้ผู้ผลิตแบตเตอรี่ประหยัดเวลาได้มาก .

4. ต้นทุนโดยรวมต่ำ

แม้ว่ากระบวนการตัดไดคัทด้วยฮาร์ดแวร์ในปัจจุบันเป็นกระบวนการหลักสำหรับการตัดเสาและต้นทุนการซื้อเริ่มต้นนั้นต่ำ แต่ก็ต้องมีการซ่อมแซมแม่พิมพ์บ่อยครั้งและการเปลี่ยนแม่พิมพ์ และการดำเนินการบำรุงรักษาเหล่านี้จะทำให้สายการผลิตหยุดทำงานและทำให้ชั่วโมงแรงงานเพิ่มขึ้นในทางตรงกันข้าม โซลูชันเลเซอร์ picosecond ไม่มีวัสดุสิ้นเปลืองอื่น ๆ และค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาติดตามผลน้อยที่สุด

ในระยะยาว โซลูชันเลเซอร์ picosecond คาดว่าจะเข้ามาแทนที่กระบวนการตัดไดคัทของฮาร์ดแวร์ในปัจจุบันในด้านการตัดอิเล็กโทรดขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมอย่างสมบูรณ์ และกลายเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญที่ส่งเสริมความนิยมของกระบวนการเคลือบ เช่นเดียวกับ " ขั้นตอนเล็กๆ หนึ่งขั้นตอนสำหรับการตัดไดคัทอิเล็กโทรด หนึ่งขั้นตอนใหญ่สำหรับกระบวนการเคลือบ”แน่นอน ผลิตภัณฑ์ใหม่ยังคงอยู่ภายใต้การตรวจสอบทางอุตสาหกรรม ไม่ว่าผู้ผลิตแบตเตอรี่รายใหญ่จะรู้จักโซลูชันไดคัทเชิงบวกของเลเซอร์ picosecond หรือไม่ และเลเซอร์ picosecond สามารถแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นกับผู้ใช้โดยกระบวนการแบบเดิมได้หรือไม่ ให้เรารอดู


เวลาโพสต์: 14 ก.ย. 2565