In der Lithiumbatterieindustrie spielt die Stabilität der Bewegungsplattform der Beschichtungsanlage als zentrales Produktionsinstrument eine entscheidende Rolle für die Produktionsqualität der Lithiumbatterien. In den letzten Jahren haben viele Lithiumbatteriehersteller festgestellt, dass die Stabilität der Bewegungsplattform durch den Austausch der herkömmlichen Gusseisenbasis gegen eine Granitbasis bei der Modernisierung ihrer Anlagen deutlich verbessert wurde. Laut praktischen Tests konnte die Stabilität um bis zu 200 % gesteigert werden. Im Folgenden werden wir die Gründe dafür genauer untersuchen.
Die Unterschiede in den Materialeigenschaften bilden die Grundlage für die Stabilität
Thermische Stabilität: Granit weist erhebliche Vorteile auf
Während des Betriebs der Lithiumbatterie-Beschichtungsanlage können Faktoren wie der Motorlauf und die Reibungswärme zu Temperaturschwankungen in der Umgebung der Anlage führen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Gusseisen beträgt etwa 12 × 10⁻⁶/°C, und seine Größe ändert sich bei Temperaturänderungen deutlich. Beispielsweise kann sich eine 1 Meter lange Gusseisenbasis bei einem Temperaturanstieg von 10 °C um 120 µm verlängern. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Granit ist hingegen extrem niedrig und liegt nur bei (4–8) × 10⁻⁶/°C. Unter gleichen Bedingungen beträgt die Verlängerung einer 1 Meter langen Granitbasis lediglich 40–80 µm. Die geringe thermische Verformung bedeutet, dass die Granitbasis in einer Produktionsumgebung mit häufigen Temperaturschwankungen die ursprüngliche Genauigkeit der beweglichen Plattform besser beibehält und die Stabilität des Beschichtungsprozesses gewährleistet.
Steifigkeit und Dämpfungseigenschaften: Granit ist überlegen
Die Steifigkeit bestimmt die Fähigkeit eines Materials, Verformungen zu widerstehen, während die Dämpfungsleistung mit der Effizienz der Absorption von Schwingungsenergie zusammenhängt. Gusseisen besitzt zwar eine gewisse Steifigkeit, weist aber im Inneren eine schuppige Graphitstruktur auf. Unter der langfristigen Einwirkung von Wechselspannungen, die durch den Anlagenbetrieb entstehen, neigt es zu Spannungskonzentrationen, was zu Verformungen führt und die Stabilität der Plattform beeinträchtigt. Granit hingegen ist hart, hat eine dichte innere Struktur und eine ausgezeichnete Steifigkeit. Seine einzigartige Mineralstruktur verleiht ihm eine hervorragende Dämpfungsleistung, die es ihm ermöglicht, Schwingungsenergie schnell in Wärmeenergie umzuwandeln und abzuführen. Studien haben gezeigt, dass Granit in einer Schwingungsumgebung von 100 Hz die Schwingungen innerhalb von 0,12 Sekunden effektiv dämpfen kann, während Gusseisen 0,9 Sekunden benötigt. Wenn die Lithiumbatterie-Beschichtungsmaschine mit hoher Geschwindigkeit läuft, kann die Granitbasis die Beeinträchtigung des Beschichtungskopfes durch Schwingungen deutlich reduzieren und so eine gleichmäßige und konsistente Beschichtungsdicke gewährleisten.
Quantitative Daten zur Unterstützung einer verbesserten Stabilität
Vibrationstest: Der Amplitudenkontrast ist deutlich.
Fachinstitute führten Vibrationstests an den Bewegungsplattformen von Lithiumbatterie-Beschichtungsmaschinen mit Gusseisen- bzw. Granitfundamenten durch. Bei normalem Maschinenbetrieb und einer Geschwindigkeit von 100 m/min wurde die Amplitude der wichtigsten Plattformteile mit einem hochpräzisen Vibrationssensor gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Amplitude der Bewegungsplattform mit Gusseisenfundament 20 µm in X-Richtung und 18 µm in Y-Richtung beträgt. Nach dem Austausch gegen ein Granitfundament sank die Amplitude in X-Richtung auf 6 µm und in Y-Richtung auf 5 µm. Aus den Amplitudendaten geht hervor, dass das Granitfundament die Vibrationsamplitude der Bewegungsplattform in den beiden Hauptrichtungen um ca. 70 % reduziert hat. Dadurch wird der Einfluss der Vibrationen auf die Beschichtungsgenauigkeit deutlich minimiert und die Stabilität signifikant verbessert.
Langfristige Genauigkeitserhaltung: Langsames Fehlerwachstum
Während eines achtstündigen Dauerbeschichtungstests wurde die Positioniergenauigkeit der Plattform in Echtzeit überwacht. Bei Verwendung des Gusseisenfußes nahm der Positionierfehler der Plattform mit der Zeit allmählich zu. Nach acht Stunden erreichte der kumulative Positionierfehler der XY-Achsen ±30 µm. Der Positionierfehler der Bewegungsplattform mit Granitfuß betrug nach acht Stunden hingegen nur ±10 µm. Dies zeigt, dass der Granitfuß im Langzeitproduktionsprozess die Genauigkeit der Plattform besser aufrechterhält, durch Genauigkeitsdrift bedingte Abweichungen der Beschichtungsposition effektiv verhindert und somit seine Stabilitätsvorteile weiter bestätigt.
Die Stabilität der Überprüfung des tatsächlichen Produktionseffekts wurde verbessert.
In der Produktionslinie eines Lithiumbatterieherstellers wurden die Gusseisenfundamente einiger Beschichtungsmaschinen durch Granitfundamente ersetzt. Vor der Umrüstung lag die Fehlerrate bei bis zu 15 %. Hauptfehler waren ungleichmäßige Beschichtungsdicke und Beschichtungsabweichungen am Rand der Elektrodenfolie. Nach der Umrüstung sank die Fehlerrate deutlich auf 5 %. Analysen ergaben, dass die Granitfundamente die Stabilität der beweglichen Plattform verbessern und so den Beschichtungsprozess präziser und kontrollierbarer machen. Dadurch werden Produktfehler, die durch instabile Plattformen verursacht werden, effektiv reduziert. Dies belegt den positiven Einfluss der Granitfundamente auf die Produktionsqualität von Lithiumbatterie-Beschichtungsmaschinen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl die theoretische Analyse der Materialeigenschaften als auch die quantitativen Testergebnisse und die Rückmeldungen aus der Produktionslinie eindeutig belegen, dass die Stabilität der Bewegungsplattform einer Lithiumbatterie-Beschichtungsmaschine durch die Verwendung einer Granitbasis im Vergleich zu einer Gusseisenbasis um bis zu 200 % verbessert werden kann. Für Lithiumbatteriehersteller, die Wert auf hohe Qualität und Kapazität legen, ist die Granitbasis daher zweifellos eine optimale Wahl zur Leistungssteigerung der Beschichtungsmaschine.
Veröffentlichungsdatum: 19. Mai 2025