ไม่นานมานี้ มีความก้าวหน้าเชิงคุณภาพในกระบวนการตัดแคโทดที่สร้างปัญหาให้กับอุตสาหกรรมมาอย่างยาวนาน
กระบวนการซ้อนและม้วน：
ในปีที่ผ่านมา ขณะที่ตลาดพลังงานใหม่กำลังร้อนแรง กำลังการผลิตติดตั้งของพลังงานแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นทุกปี และแนวคิดการออกแบบและเทคโนโลยีการประมวลผลได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง โดยการอภิปรายเกี่ยวกับกระบวนการม้วนและกระบวนการเคลือบของเซลล์ไฟฟ้าไม่เคยหยุดนิ่ง ปัจจุบันกระแสหลักในตลาดคือการใช้กระบวนการคดเคี้ยวที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดต้นทุน และเป็นผู้ใหญ่มากขึ้น แต่กระบวนการนี้เป็นเรื่องยากที่จะควบคุมการแยกความร้อนระหว่างเซลล์ ซึ่งสามารถนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปของเซลล์ในท้องถิ่นและ ความเสี่ยงต่อการแพร่กระจายความร้อน
ในทางตรงกันข้าม กระบวนการเคลือบจะมีข้อดีมากกว่าขนาดใหญ่เซลล์แบตเตอรี่ความปลอดภัย ความหนาแน่นของพลังงาน การควบคุมกระบวนการมีข้อได้เปรียบมากกว่าการม้วน นอกจากนี้ กระบวนการเคลือบสามารถควบคุมผลผลิตของเซลล์ได้ดีขึ้น ผู้ใช้รถยนต์พลังงานใหม่มีแนวโน้มสูงมากขึ้น กระบวนการเคลือบข้อดีความหนาแน่นของพลังงานสูงมีแนวโน้มมากขึ้น ปัจจุบันหัวหน้าผู้ผลิตแบตเตอรี่พลังงานกำลังวิจัยและผลิตกระบวนการเคลือบแผ่น
สำหรับผู้มีโอกาสเป็นเจ้าของรถยนต์พลังงานใหม่ ความกังวลเรื่องระยะทางถือเป็นปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อการเลือกรถยนต์อย่างไม่ต้องสงสัยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมืองที่สิ่งอำนวยความสะดวกในการชาร์จไม่สมบูรณ์แบบ มีความจำเป็นเร่งด่วนมากขึ้นสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าระยะไกล ปัจจุบัน รถยนต์พลังงานไฟฟ้าบริสุทธิ์รุ่นใหม่อย่างเป็นทางการประกาศอย่างเป็นทางการที่ระยะทาง 300-500 กม. โดยระยะทางจริงมักจะลดราคาจากระยะทางอย่างเป็นทางการ ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและสภาพถนน ความสามารถในการเพิ่มช่วงที่แท้จริงนั้นมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์พลังงาน และกระบวนการเคลือบจึงมีการแข่งขันสูงขึ้น
อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนของกระบวนการเคลือบและปัญหาทางเทคนิคมากมายที่ต้องแก้ไข ได้จำกัดความนิยมของกระบวนการนี้ไปบ้าง ปัญหาสำคัญอย่างหนึ่งคือเสี้ยนและฝุ่นที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการไดคัทและการเคลือบสามารถทำให้เกิดการลัดวงจรในแบตเตอรี่ได้ง่าย ซึ่งเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยอย่างมาก นอกจากนี้ วัสดุแคโทดยังเป็นส่วนที่มีราคาแพงที่สุดของเซลล์ (แคโทด LiFePO4 คิดเป็น 40%-50% ของต้นทุนเซลล์ และแคโทดลิเธียมแบบไตรภาคมีค่าใช้จ่ายที่สูงกว่า) ดังนั้นหากแคโทดมีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพ ไม่พบวิธีการประมวลผล จะทำให้ผู้ผลิตแบตเตอรี่สูญเสียต้นทุนอย่างมาก และจำกัดการพัฒนากระบวนการเคลือบต่อไป
สถานะการตัดด้วยฮาร์ดแวร์ที่เป็นอยู่ - วัสดุสิ้นเปลืองสูงและเพดานต่ำ
ในปัจจุบัน ในกระบวนการไดคัทก่อนกระบวนการเคลือบ เป็นเรื่องปกติในตลาดที่จะใช้การเจาะแบบฮาร์ดแวร์เพื่อตัดชิ้นส่วนเสาโดยใช้ช่องว่างที่เล็กมากระหว่างการเจาะและดายเครื่องมือด้านล่าง กระบวนการทางกลนี้มีประวัติการพัฒนามาอย่างยาวนานและค่อนข้างสมบูรณ์ในการใช้งาน แต่ความเค้นที่เกิดจากการกัดเชิงกลมักจะทำให้วัสดุที่ผ่านกระบวนการมีลักษณะที่ไม่พึงประสงค์บางอย่าง เช่น มุมยุบตัวและครีบ
เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดครีบ การเจาะแม่พิมพ์ด้วยฮาร์ดแวร์จะต้องค้นหาแรงกดด้านข้างและการทับซ้อนกันของเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุดตามธรรมชาติและความหนาของอิเล็กโทรด และหลังจากการทดสอบหลายรอบก่อนที่จะเริ่มการประมวลผลเป็นชุด ยิ่งไปกว่านั้น การเจาะดายด้วยฮาร์ดแวร์อาจทำให้เครื่องมือสึกหรอและวัสดุเกาะติดหลังจากทำงานเป็นเวลานาน นำไปสู่ความไม่เสถียรของกระบวนการ ส่งผลให้คุณภาพการตัดไม่ดี ซึ่งอาจส่งผลให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานลดลงและแม้กระทั่งอันตรายด้านความปลอดภัยในที่สุด ผู้ผลิตแบตเตอรี่พลังงานมักจะเปลี่ยนมีดทุกๆ 3-5 วันเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่ซ่อนอยู่ แม้ว่าอายุการใช้งานของเครื่องมือที่ผู้ผลิตประกาศอาจอยู่ที่ 7-10 วันหรือสามารถตัดได้ 1 ล้านชิ้น แต่โรงงานแบตเตอรี่เพื่อหลีกเลี่ยงผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องเป็นชุด (จำเป็นต้องทิ้งเป็นชิ้น ๆ เสีย) มักจะเปลี่ยนมีดล่วงหน้า และจะนำมาซึ่งต้นทุนอุปโภคบริโภคจำนวนมาก
นอกจากนี้ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เพื่อปรับปรุงขอบเขตของยานพาหนะ โรงงานแบตเตอรี่ได้ทำงานอย่างหนักเพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ ตามแหล่งที่มาของอุตสาหกรรม เพื่อปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์เดียว ภายใต้ระบบเคมีที่มีอยู่ วิธีการทางเคมีในการปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์เดียวได้สัมผัสกับเพดานโดยทั่วไป ผ่านความหนาแน่นของการบดอัดและความหนาของ เสาชิ้นทั้งสองทำบทความ ความหนาแน่นของการบดอัดและความหนาของเสาที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เครื่องมือเสียหายมากขึ้นอย่างไม่ต้องสงสัย ซึ่งหมายความว่าเวลาในการเปลี่ยนเครื่องมือจะสั้นลงอีกครั้ง
เมื่อขนาดเซลล์เพิ่มขึ้น เครื่องมือที่ใช้ในการไดคัทก็ต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นด้วย แต่เครื่องมือที่มีขนาดใหญ่กว่าจะลดความเร็วของการทำงานของกลไกและลดประสิทธิภาพการตัดอย่างไม่ต้องสงสัย อาจกล่าวได้ว่าปัจจัยหลักสามประการของคุณภาพที่มั่นคงในระยะยาว แนวโน้มความหนาแน่นของพลังงานสูง และประสิทธิภาพการตัดเสาขนาดใหญ่ เป็นตัวกำหนดขีดจำกัดบนของกระบวนการไดคัทด้วยฮาร์ดแวร์ และกระบวนการแบบดั้งเดิมนี้จะยากต่อการปรับให้เข้ากับอนาคต การพัฒนา.
โซลูชันเลเซอร์ Picosecond เพื่อเอาชนะความท้าทายเชิงบวกในการตัดด้วยไดคัท
การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีเลเซอร์ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการประมวลผลทางอุตสาหกรรม และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุตสาหกรรม 3C ได้แสดงให้เห็นอย่างเต็มที่ถึงความน่าเชื่อถือของเลเซอร์ในการประมวลผลที่มีความแม่นยำ อย่างไรก็ตาม มีความพยายามในช่วงแรกๆ ในการใช้เลเซอร์นาโนวินาทีสำหรับการตัดเสา แต่กระบวนการนี้ไม่ได้รับการส่งเสริมในขนาดใหญ่ เนื่องจากมีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดใหญ่และรอยขรุขระหลังจากการประมวลผลด้วยเลเซอร์นาโนวินาที ซึ่งไม่ตรงกับความต้องการของผู้ผลิตแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม จากการวิจัยของผู้เขียน บริษัทต่างๆ ได้รับการเสนอแนวทางแก้ปัญหาใหม่ และบรรลุผลลัพธ์บางอย่างแล้ว
ในแง่ของหลักการทางเทคนิค เลเซอร์พิโควินาทีสามารถพึ่งพากำลังสูงสุดที่สูงมากเพื่อทำให้วัสดุกลายเป็นไอได้ทันทีเนื่องจากมีความกว้างของพัลส์ที่แคบมาก แตกต่างจากการประมวลผลด้วยความร้อนด้วยเลเซอร์นาโนวินาที เลเซอร์พิโควินาทีเป็นกระบวนการระเหยหรือการปรับรูปแบบใหม่โดยมีผลกระทบทางความร้อนน้อยที่สุด ไม่มีเม็ดบีดละลาย และขอบการประมวลผลที่ประณีต ซึ่งทำลายกับดักของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดใหญ่และเสี้ยนด้วยเลเซอร์นาโนวินาที
กระบวนการไดคัทด้วยเลเซอร์พิโควินาทีได้แก้ไขจุดยุ่งยากหลายประการของไดคัทด้วยฮาร์ดแวร์ในปัจจุบัน ช่วยให้สามารถปรับปรุงคุณภาพในกระบวนการตัดของอิเล็กโทรดบวก ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุดของต้นทุนของเซลล์แบตเตอรี่
1. คุณภาพและผลผลิต
การตัดด้วยฮาร์ดแวร์คือการใช้หลักการของการแทะเชิงกล มุมตัดมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องและต้องมีการแก้ไขจุดบกพร่องซ้ำ ๆ เครื่องตัดแบบกลไกจะสึกหรอเมื่อเวลาผ่านไป ส่งผลให้เกิดรอยขรุขระบนชิ้นส่วนขั้ว ซึ่งส่งผลต่อผลผลิตของเซลล์ทั้งชุด ในเวลาเดียวกันความหนาแน่นของการบดอัดและความหนาของชิ้นส่วนเสาที่เพิ่มขึ้นเพื่อปรับปรุงความหนาแน่นพลังงานของโมโนเมอร์ก็จะเพิ่มการสึกหรอของมีดตัดด้วย การประมวลผลด้วยเลเซอร์ picosecond กำลังสูง 300W มีคุณภาพมีเสถียรภาพและสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง เป็นเวลานานแม้ว่าวัสดุจะหนาขึ้นโดยไม่ทำให้อุปกรณ์สูญเสียก็ตาม
2. ประสิทธิภาพโดยรวม
ในแง่ของประสิทธิภาพการผลิตโดยตรง เครื่องผลิตอิเล็กโทรดขั้วบวกเลเซอร์พิโควินาทีกำลังสูง 300W อยู่ในระดับการผลิตต่อชั่วโมงเดียวกันกับเครื่องผลิตไดคัทด้วยฮาร์ดแวร์ แต่เมื่อพิจารณาว่าเครื่องจักรฮาร์ดแวร์จำเป็นต้องเปลี่ยนมีดทุกๆ สามถึงห้าวัน ซึ่งจะนำไปสู่การปิดสายการผลิตอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และการว่าจ้างใหม่หลังจากการเปลี่ยนใบมีด การเปลี่ยนใบมีดแต่ละครั้งหมายถึงการหยุดทำงานหลายชั่วโมง การผลิตด้วยเลเซอร์ความเร็วสูงทั้งหมดช่วยประหยัดเวลาในการเปลี่ยนเครื่องมือ และประสิทธิภาพโดยรวมก็ดีขึ้น
3. ความยืดหยุ่น
สำหรับโรงงานเซลล์กำลัง ไลน์เคลือบมักจะมีเซลล์ประเภทต่างๆ การเปลี่ยนแปลงแต่ละครั้งจะใช้เวลาอีกสองสามวันสำหรับอุปกรณ์ไดคัทฮาร์ดแวร์ และเนื่องจากบางเซลล์มีข้อกำหนดในการเจาะมุม การดำเนินการนี้จะขยายเวลาการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมอีก
ในทางกลับกัน กระบวนการเลเซอร์ไม่มีความยุ่งยากในการเปลี่ยนแปลง ไม่ว่าจะเปลี่ยนรูปร่างหรือเปลี่ยนขนาด เลเซอร์ก็ "ทำได้หมด" ควรเสริมว่าในกระบวนการตัด หากผลิตภัณฑ์ 590 ถูกแทนที่ด้วยผลิตภัณฑ์ 960 หรือแม้แต่ 1200 การตัดด้วยฮาร์ดแวร์ต้องใช้มีดขนาดใหญ่ ในขณะที่กระบวนการเลเซอร์ต้องการระบบออปติคอลเพิ่มเติมเพียง 1-2 ระบบและการตัด ประสิทธิภาพไม่ได้รับผลกระทบ อาจกล่าวได้ว่า ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงการผลิตจำนวนมาก หรือตัวอย่างทดลองขนาดเล็ก ความยืดหยุ่นของข้อได้เปรียบด้านเลเซอร์ได้ทะลุขีดจำกัดบนของการตัดด้วยฮาร์ดแวร์ เพื่อให้ผู้ผลิตแบตเตอรี่ประหยัดเวลาได้มาก .
4. ต้นทุนโดยรวมต่ำ
แม้ว่าปัจจุบันกระบวนการตัดแม่พิมพ์ด้วยฮาร์ดแวร์เป็นกระบวนการหลักในการตัดเสาและต้นทุนการซื้อเริ่มแรกต่ำ แต่ก็ต้องมีการซ่อมแซมแม่พิมพ์และเปลี่ยนแม่พิมพ์บ่อยครั้ง และการดำเนินการบำรุงรักษาเหล่านี้นำไปสู่การหยุดทำงานของสายการผลิตและต้นทุนชั่วโมงการทำงานมากขึ้น ในทางตรงกันข้าม โซลูชันเลเซอร์พิโควินาทีไม่มีวัสดุสิ้นเปลืองอื่นๆ และมีค่าบำรุงรักษาติดตามผลเพียงเล็กน้อย
ในระยะยาว โซลูชันเลเซอร์พิโควินาทีคาดว่าจะเข้ามาแทนที่กระบวนการไดคัทด้วยฮาร์ดแวร์ในปัจจุบันในด้านการตัดอิเล็กโทรดขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียม และกลายเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญในการส่งเสริมความนิยมของกระบวนการเคลือบ เช่นเดียวกับ " ขั้นตอนเล็กๆ หนึ่งขั้นตอนสำหรับการตัดไดคัทของอิเล็กโทรด ซึ่งเป็นขั้นตอนใหญ่ขั้นตอนหนึ่งของกระบวนการเคลือบบัตร" แน่นอนว่า ผลิตภัณฑ์ใหม่ยังต้องผ่านการตรวจสอบทางอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นโซลูชันไดคัทเชิงบวกของเลเซอร์พิโควินาทีที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่รายใหญ่สามารถรับรู้ได้หรือไม่ และเลเซอร์พิโควินาทีสามารถแก้ปัญหาที่ผู้ใช้ได้รับจากกระบวนการแบบเดิมได้จริงหรือไม่ ให้เรารอดูกัน
เวลาโพสต์: Sep-14-2022