Mașină de perforat cu disc Poate produce eficient discuri circulare de electrozi și separatoare pentru baterii și este potrivit pentru cercetarea și dezvoltarea diferitelor tipuri de baterii tip buton. Prin studiul controlului său de precizie, al compatibilității materialelor și al confortului operațional, se verifică adaptabilitatea acestui echipament în scenarii precum prepararea probelor în loturi mici în laboratoarele de baterii și pretratarea probelor prin TEM, oferind referințe tehnice pentru selecția echipamentelor de procesare de precizie în domeniul cercetării și dezvoltării bateriilor.
1. Introducere
În procesul de cercetare și dezvoltare a noilor dispozitive de stocare a energiei, cum ar fi bateriile litiu-ion și bateriile în stare solidă, precizia dimensională a electrozilor și separatoarelor afectează direct eficiența asamblării, performanța electrochimică și siguranța bateriilor. Datorită structurii lor compacte, consumului redus de probe și testării convenabile, pilele de tip buton au devenit suportul principal pentru evaluarea performanței materialelor bateriei și studierea reacțiilor la interfață. Cu toate acestea, prelucrarea discurilor circulare de electrozi și separatoare pentru pilele de tip buton necesită îndeplinirea cerințelor tehnice de "fără bavuri, fără lovituri și consistență dimensională ridicată". Metodele tradiționale, cum ar fi tăierea cu foarfece și prelucrarea cu echipamente obișnuite de ștanțare, sunt predispuse la deteriorarea marginilor materialului și abateri dimensionale excesive, ceea ce, la rândul său, duce la probleme precum scurtcircuitele bateriei și pierderea capacității.
2. Design structural și avantaje tehnice ale perforatoarelor de precizie
2.1 Proiectarea structurală centrală
Proiectarea structurală aperforatoare de preciziese învârte în jurul a trei cerințe fundamentale: precizie, portabilitate și durabilitate. Acestea adoptă șine de glisare cu rulmenți cu bile de înaltă calitate în locul șinelor de glisare tradiționale, ceea ce poate reduce deviația laterală în timpul procesului de perforare, asigură că eroarea de coaxialitate dintre perforator și matriță rămâne la un nivel scăzut și, astfel, garantează consistența dimensională a discurilor circulare perforate din punct de vedere structural. În același timp, netezimea șinelor de glisare reduce rezistența la operarea manuală, îmbunătățește stabilitatea unei singure perforații și evită șifonarea materialului sau deteriorarea marginilor cauzate de aplicarea inegală a forței.
Corpul este fabricat din materiale complet anticorozive, cu protecție permanentă împotriva ruginii. Electroliții și reactivii de curățare utilizați în mod obișnuit în laboratoarele de baterii pot coroda echipamentele metalice. Cu toate acestea, corpul anticoroziv poate preveni slăbirea structurală a echipamentului și degradarea preciziei din cauza coroziunii chimice, poate prelungi durata de viață a echipamentului și, în același timp, poate asigura că probele procesate nu sunt contaminate cu impurități de rugină din corp.
Echipamentul este echipat cu o interfață standardizată pentru matriță, care permite înlocuirea rapidă a matrițelor personalizate într-un anumit interval. Poziționarea matriței și a perforatorului adoptă un design de tip „pin-hole fit"”. La înlocuirea matriței, nu este necesară o calibrare suplimentară, iar trecerea de la perforarea cu electrod la perforarea cu separator se poate face rapid, satisfăcând cererea de preparare rapidă a probelor cu specificații multiple în laborator.
2.2 Analiza avantajelor tehnice
Comparativ cu echipamentele tradiționale de prelucrare a discurilor pentru baterii, perforatoarele de precizie prezintă avantaje tehnice semnificative. În ceea ce privește capacitatea de prelucrare de înaltă precizie, marginile discurilor circulare perforate de echipament nu prezintă bavuri și adâncituri, iar toleranța dimensională este controlată într-un interval mic. În cazul electrozilor de baterie, bavurile de la margini pot perfora separatorul și pot provoca scurtcircuite, iar o toleranță dimensională excesivă va afecta efectul de umectare a electrolitului. Capacitatea de prelucrare de înaltă precizie a acestui echipament poate evita eficient aceste riscuri.
În ceea ce privește compatibilitatea materialelor, echipamentul poate fi adaptat la folii metalice subțiri și separatoare de diferite grosimi. Diferite sisteme de baterii au diferențe semnificative în ceea ce privește cerințele de grosime a materialului, iar gama largă de adaptare a grosimii acestui echipament poate acoperi nevoile de procesare ale sistemelor de baterii obișnuite.
Echipamentul are dimensiuni reduse și greutate redusă, aparținând echipamentelor de laborator miniaturizate și poate fi plasat într-o cutie cu mănuși pentru a funcționa printr-o cameră de tranziție cu un diametru specific. În cercetarea și dezvoltarea bateriilor, unele materiale sensibile trebuie procesate într-o atmosferă de gaz inert. Adaptabilitatea echipamentului la cutia cu mănuși permite procesarea in situ a materialelor sensibile, asigurând stabilitatea chimică a probelor.
În plus, echipamentul adoptă un mod de funcționare manuală, fără a fi nevoie de o sursă de alimentare externă sau aer comprimat, iar procesul de operare este simplu. Chiar și cercetătorii fără experiență profesională în operarea echipamentelor îl pot stăpâni eficient după o scurtă instruire. Structura sa compactă poate fi amplasată direct în spații înguste, cum ar fi hotele de laborator și platforme de operare din torpedou, fără a ocupa spațiu suplimentar.
3.Scenarii de aplicare a perforatoarelor de precizie în cercetarea și dezvoltarea bateriilor
3.1 Prepararea standardizată a pilelor de tip buton
Structura unei baterii de tip buton este formată din carcasa electrodului negativ - electrod negativ - separator - electrod pozitiv - șaibă - carcasa electrodului pozitiv. Diferite modele de baterii de tip buton au cerințe clare privind dimensiunile electrozilor și separatoarelor. Discurile circulare de electrozi prelucrate de perforatorul de precizie pot forma un spațiu de asamblare rezonabil cu carcasele electrozilor pozitivi și negativi ale diferitelor modele de baterii de tip buton, ceea ce nu numai că evită contactul direct dintre electrod și carcasă, dar asigură și că electrolitul poate umezi complet materialul electrodului. În același timp, discurile circulare de separare prelucrate pot acoperi complet electrozii pozitivi și negativi, blocând eficient conducția electronică dintre electrozii pozitivi și negativi și prevenind scurtcircuitele bateriei.
3.2 Evaluarea performanței materialelor bateriei
În cercetarea și dezvoltarea materialelor pentru baterii, testarea performanței electrochimice a materialelor trebuie să se bazeze pe electrozi "e cu dimensiuni consistente. În caz contrar, este dificil de distins dacă diferența de performanță este cauzată de materialul în sine sau de erori de procesare. Capacitatea de procesare de înaltă precizie a perforatorului de precizie poate realiza un control precis al încărcării cu material activ. Încărcarea cu material activ a electrodului este legată de aria electrodului. Discurile circulare ale electrodului procesate de echipament au o abatere dimensională mică, corespunzătoare unei abateri mici a suprafeței, iar eroarea de calcul al încărcării poate fi controlată într-un interval mic, mult mai mic decât cel al metodei tradiționale de tăiere, asigurând acuratețea calculului capacității specifice materialului.
În studiul comparativ al performanței separatorului, performanța separatorului, cum ar fi permeabilitatea la aer și rezistența mecanică, trebuie evaluată indirect prin testarea cu celule tip buton, iar consistența dimensională a separatorului afectează direct repetabilitatea rezultatelor testelor. Discurile circulare ale separatorului procesate de perforatorul de precizie pot asigura că aria și starea marginii separatorului sunt consistente în fiecare test, îmbunătățind comparabilitatea datelor experimentale.
4. Precauții pentru utilizarea echipamentului și sugestii de întreținere
4.1 Precauții de utilizare
La utilizarea echipamentului, grosimea materialului trebuie controlată cu strictețe și trebuie respectat intervalul de grosime de perforare specificat de echipament. Pentru foliile metalice care depășesc limita superioară de grosime, perforarea forțată poate provoca deformarea perforatorului și deteriorarea matriței; pentru separatoarele prea subțiri, trebuie plasat un strat subțire de hârtie sub material pentru a preveni lipirea separatorului de perforator după perforare.
Când se utilizează echipamentul în interiorul torpedoului, acesta trebuie introdus încet în torpedo prin camera de tranziție pentru a evita devierea șinei de glisare cauzată de coliziunea echipamentului cu peretele interior al torpedoului. În același timp, atmosfera de gaz inert din interiorul torpedoului poate reduce lubrifierea șinelor de glisare ale echipamentului. O cantitate mică de vaselină sub vid poate fi aplicată în mod regulat pe șinele de glisare pentru a le menține netede.
După fiecare utilizare, suprafața matriței trebuie ștersă cu o cârpă fără praf, înmuiată în etanol, pentru a îndepărta materialele reziduale ale electrodului sau resturile de separare, astfel încât să se evite reducerea preciziei de perforare cauzată de acumularea de resturi. Când matrița nu este utilizată pentru o perioadă lungă de timp, aceasta trebuie depozitată într-o cutie uscată pentru a preveni ruginirea sau contaminarea cu praf.
4.2 Sugestii de întreținere
Se recomandă calibrarea preciziei echipamentului o dată la 6 luni. Calibru standard este utilizat pentru a măsura dimensiunea reală a perforației matriței. Dacă abaterea dimensională depășește intervalul specificat, știftul de poziționare dintre perforator și matriță trebuie ajustat sau trebuie contactat producătorul pentru o calibrare profesională.
Suprafața șinelor de glisare trebuie curățată de praf și impurități în fiecare lună și trebuie aplicată o cantitate mică de ulei special pentru lubrifierea șinelor de glisare, pentru a evita uzura cauzată de uscarea șinelor de glisare; dacă se constată că șinele de glisare sunt blocate, utilizarea trebuie oprită imediat și se verifică dacă există corpuri străine blocate sau dacă șinele de glisare sunt deformate.
Poansonul și matrița echipamentului sunt piese de uzură. După o utilizare îndelungată, muchia așchietoare se poate uza, rezultând bavuri pe marginea discului circular perforat. Se recomandă înlocuirea regulată a poansonului și a matriței, în funcție de numărul de perforații, pentru a asigura precizia prelucrării.
