Bei der Herstellung von Lithiumbatterien ist die Beschichtungsanlage als Schlüsselkomponente maßgeblich für die Beschichtungsgenauigkeit und Produktqualität. Temperaturschwankungen spielen dabei eine wichtige Rolle. Der Unterschied in der Temperaturbeständigkeit zwischen Granit- und Gusseisenfundamenten ist daher ein entscheidendes Kriterium bei der Anlagenauswahl für Lithiumbatteriehersteller.
Wärmeausdehnungskoeffizient: Der Vorteil der „Temperaturunempfindlichkeit“ von Granit
Der Wärmeausdehnungskoeffizient bestimmt die Dimensionsstabilität des Materials bei Temperaturänderungen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Gusseisenkörpers beträgt etwa 10⁻¹² × 10⁻⁶/°C. In den üblicherweise schwankenden Temperaturumgebungen von Lithiumbatterie-Beschichtungswerkstätten können selbst geringfügige Temperaturänderungen erhebliche Dimensionsverformungen verursachen. Beispielsweise kann eine 1 Meter lange Gusseisenbasis bei einer Temperaturschwankung von 5 °C eine Ausdehnung und Kontraktion von 50–60 µm erfahren. Diese Verformung führt zu einer Veränderung des Spalts zwischen Beschichtungswalze und Elektrodenblech, was eine ungleichmäßige Beschichtungsdicke zur Folge hat und somit die Kapazität und Konsistenz der Lithiumbatterien beeinträchtigt.
Im Gegensatz dazu beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient der Granitbasis nur (4–8) × 10⁻⁶/℃, also etwa die Hälfte desjenigen von Gusseisen. Bei einer Temperaturschwankung von 5 °C beträgt die Verformung der 1 Meter langen Granitbasis lediglich 20–40 μm, die Dimensionsänderung ist somit vernachlässigbar. Während des kontinuierlichen Produktionsprozesses behält die Granitbasis stets ihre Formstabilität bei. Dies gewährleistet die präzise relative Position zwischen Beschichtungswalze und Elektrodenblech, sichert die Stabilität des Beschichtungsprozesses und bietet eine zuverlässige Grundlage für die Herstellung hochkonsistenter Lithiumbatterien.
Wärmeleitfähigkeit: Die für Granit charakteristische „Wärmedämmschicht“.
Neben den durch Wärmeausdehnung bedingten Dimensionsänderungen beeinflusst auch die Wärmeleitfähigkeit von Materialien die Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung in Anlagen. Gusseisen besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit. Entsteht in der Beschichtungsanlage durch den Motorbetrieb, die Reibung der Beschichtungswalze usw. Wärme, leitet das Gusseisenfundament diese schnell ab, wodurch die Oberflächentemperatur des Fundaments ansteigt und sich ungleichmäßig verteilt. Diese Temperaturdifferenz verursacht thermische Spannungen im Fundament und verstärkt die Verformung. Gleichzeitig kann dies auch den ordnungsgemäßen Betrieb der umliegenden Präzisionssensoren und Steuerungskomponenten beeinträchtigen.
Granit ist ein schlechter Wärmeleiter mit einer Wärmeleitfähigkeit von nur 2,7–3,3 W/(m·K), die deutlich niedriger ist als die von Gusseisen mit 40–60 W/(m·K). Während des Betriebs der Beschichtungsanlage kann die Granitbasis die Wärmeleitung im Inneren wirksam unterbinden, wodurch Temperaturschwankungen an der Oberfläche und die Entstehung von thermischen Spannungen reduziert werden. Selbst bei längerem Betrieb der Beschichtungsanlage unter hoher Last kann die Granitbasis einen relativ stabilen Temperaturzustand aufrechterhalten. Dies verhindert Verformungen und Leistungseinbußen durch ungleichmäßige Temperaturverteilung und schafft eine stabile Temperaturumgebung für den Beschichtungsprozess.
Stabilität unter Temperaturwechselbeanspruchung: Die „Langzeit-Temperaturbeständigkeit“ von Granit
Die Herstellung von Lithiumbatterien erfordert in der Regel Anlagen, die über lange Zeiträume kontinuierlich laufen. Bei häufigen Temperaturzyklen (z. B. Abkühlung nachts und Erwärmung tagsüber) ist die Stabilität des Basismaterials von entscheidender Bedeutung. Unter der wiederholten Einwirkung von Wärmeausdehnung und -kontraktion neigt das Gusseisengehäuse zu inneren Ermüdungsrissen, was zu einer Verringerung der Festigkeit und einer verkürzten Lebensdauer der Anlage führt. Relevante Forschungsergebnisse zeigen, dass nach 1000 Temperaturzyklen (mit einem Temperaturbereich von 20–40 °C) die Risstiefe an der Oberfläche des Gusseisengehäuses 0,1–0,2 mm erreichen kann.
Granitfundamente weisen aufgrund ihrer dichten inneren Mineralkristallstruktur eine ausgezeichnete Dauerfestigkeit auf. Unter gleichen Temperaturwechselbedingungen zeigen die Granitfundamente kaum sichtbare Risse, und ihre strukturelle Integrität bleibt über lange Zeit erhalten. Diese hohe Stabilität unter Temperaturwechselbedingungen ermöglicht es den Granitfundamenten, die hohen Anforderungen an den Dauer- und Langzeitbetrieb in der Lithiumbatterieproduktion zu erfüllen. Dadurch werden Wartungsintervalle und durch Fundamentprobleme bedingte Anlagenstillstandszeiten reduziert und die Produktionseffizienz gesteigert.
Angesichts der immer strengeren Anforderungen an Präzision und Stabilität in der Lithiumbatterieherstellung erweisen sich Granitsockel mit ihrem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten, ihrer überlegenen Wärmeleitfähigkeit und ihrer hervorragenden Temperaturwechselstabilität als deutlich leistungsfähiger als Gusseisensockel. Die Wahl einer Lithiumbatterie-Beschichtungsanlage mit Granitsockel kann die Beschichtungsgenauigkeit effektiv verbessern, die Qualität der Lithiumbatterieprodukte sichern, Anlagenrisiken im Produktionsprozess reduzieren und einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Lithiumbatterieindustrie hin zu höherer Leistung leisten.
Veröffentlichungsdatum: 21. Mai 2025