Dans le processus de production des batteries lithium-ion, l'étape clé du revêtement influe directement sur les performances et la sécurité des batteries. La stabilité de la plateforme de commande de mouvement de la machine de revêtement de batteries lithium-ion est déterminante pour la précision du revêtement. Le granit et la fonte, matériaux couramment utilisés pour ces plateformes, présentent une différence notable en termes de stabilité dimensionnelle, qui a suscité un vif intérêt. Cet article analyse en détail l'amélioration significative de la stabilité dimensionnelle du granit par rapport à la fonte sur la plateforme de commande de mouvement des machines de revêtement de batteries lithium-ion, à travers l'étude des propriétés des matériaux, des données expérimentales et des exemples d'applications pratiques.
Les propriétés des matériaux déterminent la base de la stabilité
La fonte, matériau industriel traditionnel, était autrefois largement utilisée dans le domaine des plateformes de contrôle de mouvement en raison de ses excellentes performances de moulage et de son coût avantageux. Cependant, la fonte présente des défauts inhérents. Sa structure interne contient une grande quantité de graphite lamellaire, ce qui équivaut à des fissures internes et réduit la rigidité globale du matériau. Par ailleurs, le coefficient de dilatation thermique de la fonte est relativement élevé, de l'ordre de 10⁻¹² × 10⁻⁶/°C. Sous l'effet de la chaleur accumulée lors du fonctionnement prolongé du revêtement de la batterie au lithium, elle est sujette à des déformations thermiques. De plus, des contraintes internes liées au moulage existent. Avec le temps, la relaxation de ces contraintes entraîne des modifications irréversibles des dimensions de la plateforme, affectant ainsi la précision du revêtement.
Le granit est un matériau naturel formé par des processus géologiques sur des centaines de millions d'années. Sa structure cristalline interne est dense et uniforme, et il possède une grande stabilité intrinsèque. Son coefficient de dilatation linéaire n'est que de 0,5 à 8 × 10⁻⁶/°C, soit la moitié ou le tiers de celui de la fonte, ce qui le rend extrêmement insensible aux variations de température. Par ailleurs, le granit est dur et présente une résistance à la compression de 1 050 à 14 000 kilogrammes par centimètre carré. Il résiste efficacement aux chocs et aux vibrations, offrant ainsi une base solide et stable à la plateforme de contrôle de mouvement. Pratiquement exempt de contraintes résiduelles, il ne subit aucune déformation due à la relaxation des contraintes, garantissant ainsi la stabilité dimensionnelle de la plateforme de par sa nature même.
Les données expérimentales confirment les différences de performance
Pour comparer visuellement les différences de stabilité dimensionnelle entre le granit et la fonte, l'équipe de recherche a mené une expérience spécifique. Deux plateformes de commande de mouvement de la machine de revêtement de batteries au lithium, de mêmes spécifications, ont été sélectionnées, l'une en granit et l'autre en fonte, et testées dans les mêmes conditions environnementales. L'expérience simulait les conditions de fonctionnement réelles de la machine. En faisant fonctionner l'équipement en continu, les variations dimensionnelles de la plateforme ont été mesurées à différents moments.
Les résultats expérimentaux montrent qu'après 24 heures de fonctionnement continu, la température de surface de la plateforme en fonte augmente d'environ 15 °C en raison de la chaleur générée par l'équipement, ce qui entraîne un allongement de 0,03 mm. Dans les mêmes conditions, la variation dimensionnelle de la plateforme en granit est quasi négligeable, inférieure à 0,005 mm. Après 1 000 heures de tests de vieillissement accéléré, la perte de contrainte interne et l'accumulation de déformation thermique font passer le défaut de planéité de la plateforme en fonte de 0,01 mm à 0,05 mm. Le défaut de planéité de la plateforme en granit reste quant à lui toujours inférieur à 0,015 mm, ce qui témoigne d'une excellente stabilité dimensionnelle.
Réalisations remarquables dans les applications pratiques
Dans une importante entreprise de fabrication de batteries au lithium, des plateformes de commande de mouvement en fonte étaient autrefois utilisées pour la production. Avec l'augmentation du temps de fonctionnement des équipements, la précision du revêtement a progressivement diminué, entraînant une épaisseur de revêtement irrégulière, une faible homogénéité des électrodes et un taux de défauts atteignant 8 %. Pour résoudre ce problème, l'entreprise a remplacé les plateformes de commande de mouvement de certains équipements par des plateformes en granit.
Après le remplacement, la stabilité dimensionnelle de l'équipement a été considérablement améliorée. Au cours d'un cycle de production de six mois, la machine de revêtement utilisant une plateforme en granit a toujours maintenu l'erreur d'épaisseur de revêtement à ±2 μm près, et le taux de produits défectueux a été significativement réduit à moins de 3 %. Par ailleurs, les plateformes en granit ne nécessitant pas d'étalonnage et de maintenance aussi fréquents que les plateformes en fonte, elles permettent aux entreprises de réaliser d'importantes économies sur les coûts de maintenance et les temps d'arrêt chaque année, et d'accroître la productivité de plus de 15 %.
En conclusion, pour les plateformes de commande de mouvement des machines de revêtement de batteries au lithium, le granit, grâce à ses propriétés exceptionnelles, surpasse nettement la fonte en termes de stabilité dimensionnelle. Que ce soit du point de vue de la nature du matériau, des données expérimentales ou des applications pratiques, le granit garantit une production de haute précision et stable lors des procédés de revêtement de batteries au lithium. Face à l'amélioration constante des exigences de qualité dans l'industrie des batteries au lithium, les plateformes de commande de mouvement en granit sont appelées à devenir la norme.
Date de publication : 22 mai 2025