In der Lithiumbatterieindustrie spielt die Stabilität der beweglichen Plattform der Beschichtungsmaschine als zentrale Produktionsanlage eine entscheidende Rolle für die Produktionsqualität von Lithiumbatterien. In den letzten Jahren haben viele Hersteller von Lithiumbatterien festgestellt, dass sich die Stabilität der beweglichen Plattform durch den Austausch der traditionellen Gusseisenbasis durch eine Granitbasis bei der Modernisierung ihrer Anlagen deutlich verbessert hat. Tests zufolge konnte die Stabilitätsverbesserung bis zu 200 % betragen. Im Folgenden erläutern wir die Gründe dafür.
Die unterschiedlichen Materialeigenschaften bilden die Grundlage für Stabilität
Thermische Stabilität: Granit hat erhebliche Vorteile
Während des Betriebs der Lithiumbatterie-Beschichtungsmaschine können Faktoren wie der Motorlauf und die durch Reibung erzeugte Wärme zu Temperaturschwankungen in der Umgebung des Geräts führen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Gusseisen beträgt ca. 12 × 10⁻⁶/℃ und seine Größe ändert sich bei Temperaturschwankungen erheblich. Beispielsweise kann sich ein 1 Meter langer Gusseisensockel bei einer Temperaturerhöhung von 10 °C um 120 μm ausdehnen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Granit ist extrem niedrig, lediglich (4-8) × 10⁻⁶/℃. Unter denselben Bedingungen beträgt die Ausdehnung eines 1 Meter langen Granitsockels lediglich 40–80 μm. Die leichte thermische Verformung bedeutet, dass der Granitsockel in einer Produktionsumgebung mit häufigen Temperaturschwankungen die ursprüngliche Genauigkeit der beweglichen Plattform besser aufrechterhalten und die Stabilität des Beschichtungsprozesses sicherstellen kann.
Steifigkeit und Dämpfungsleistung: Granit ist überlegen
Die Steifigkeit bestimmt die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Verformungen, während die Dämpfungsleistung mit der Effizienz der Absorption von Schwingungsenergie zusammenhängt. Gusseisen weist zwar eine gewisse Steifigkeit auf, hat aber im Inneren eine flockige Graphitstruktur. Unter langfristiger Wechselspannung, die durch den Betrieb der Anlage entsteht, neigt es zu Spannungskonzentrationen, die zu Verformungen führen und die Stabilität der Plattform beeinträchtigen. Granit hingegen hat eine harte Textur, eine dichte innere Struktur und eine ausgezeichnete Steifigkeit. Seine einzigartige Mineralstruktur verleiht ihm eine hervorragende Dämpfungsleistung, wodurch er Schwingungsenergie schnell in Wärmeenergie umwandeln und ableiten kann. 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 Beschichtungsmaschine für Lithiumbatterien mit hoher Geschwindigkeit läuft, kann die Granitbasis die Vibrationsstörungen am Beschichtungskopf deutlich reduzieren und so eine gleichmäßige und konstante Beschichtungsdicke gewährleisten.
Quantitative Datenunterstützung für verbesserte Stabilität
Vibrationstest: Der Amplitudenkontrast ist deutlich
Professionelle Institute führten Vibrationstests an den Bewegungsplattformen von Beschichtungsmaschinen für Lithiumbatterien mit Gusseisen- bzw. Granitsockeln durch. Bei normalem Betrieb der Beschichtungsmaschine und einer Geschwindigkeit von 100 m/min wird die Amplitude der wichtigsten Teile der Plattform mit einem hochpräzisen Vibrationssensor gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Amplitude der Bewegungsplattform mit Gusseisensockel 20 μm in X- und 18 μm in Y-Richtung beträgt. Nach dem Austausch gegen einen Granitsockel verringerte sich die Amplitude der X-Achse auf 6 μm und die der Y-Achse auf 5 μm. Aus den Amplitudendaten ist ersichtlich, dass der Granitsockel die Vibrationsamplitude der Bewegungsplattform in den beiden Hauptrichtungen um etwa 70 % reduziert hat, wodurch die Auswirkungen der Vibrationen auf die Beschichtungsgenauigkeit deutlich minimiert und die Stabilität deutlich verbessert wurde.
Langfristige Aufrechterhaltung der Genauigkeit: Langsames Fehlerwachstum
Während eines 8-stündigen Dauertests im Beschichtungsbetrieb wurde die Positioniergenauigkeit der Plattform in Echtzeit überwacht. Bei Verwendung der Gusseisenbasis nimmt der Positionierfehler der Plattform mit der Zeit allmählich zu. Nach 8 Stunden erreicht der kumulative Positionierfehler der XY-Achsen ±30 μm. Der Positionierfehler der Bewegungsplattform mit Granitbasis beträgt nach 8 Stunden lediglich ±10 μm. Dies deutet darauf hin, dass die Granitbasis während des langfristigen Produktionsprozesses die Genauigkeit der Plattform besser aufrechterhalten, durch Genauigkeitsdrift verursachte Abweichungen der Beschichtungsposition effektiv vermeiden und ihren Stabilitätsvorteil weiter bestätigen kann.
Die Stabilität der tatsächlichen Produktionseffektüberprüfung wurde verbessert
In der Produktionslinie eines Lithiumbatterieherstellers wurden die Gusseisensockel einiger Beschichtungsmaschinen auf Granitsockel umgerüstet. Vor der Umrüstung lag die Fehlerquote bei bis zu 15 %, wobei die Hauptfehler ungleichmäßige Beschichtungsdicken und Beschichtungsabweichungen am Rand der Elektrodenfolie waren. Nach der Umrüstung sank die Fehlerquote deutlich auf 5 %. Analysen zufolge ist der Beschichtungsprozess präziser und kontrollierbarer, da der Granitsockel die Stabilität der beweglichen Plattform erhöht und so Produktfehler durch instabile Plattformen effektiv reduziert. Dies verdeutlicht den positiven Einfluss des Granitsockels auf die Produktionsqualität von Lithiumbatterie-Beschichtungsmaschinen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Stabilitätsverbesserung der Bewegungsplattform der Lithiumbatterie-Beschichtungsmaschine mit einem Granitsockel im Vergleich zu einem Gusseisensockel um bis zu 200 % gesteigert werden kann, sei es durch die theoretische Analyse der Materialeigenschaften, die tatsächlichen quantitativen Testdaten oder die Wirkungsrückmeldungen in der Produktionslinie. Für Lithiumbatterie-Hersteller, die hohe Qualität und hohe Kapazität anstreben, ist der Granitsockel zweifellos eine wichtige Wahl zur Leistungssteigerung der Beschichtungsmaschine.
Veröffentlichungszeit: 19. Mai 2025