Dans le processus de production des batteries lithium-ion, le processus de revêtement, en tant que maillon clé, affecte directement les performances et la sécurité des batteries. La stabilité de la plateforme de contrôle de mouvement de la machine de revêtement de batteries lithium joue un rôle déterminant dans la précision du revêtement. La différence de stabilité dimensionnelle entre le granit et la fonte, matériaux de plateforme couramment utilisés, a suscité une attention particulière. Cet article analyse en profondeur l'amélioration significative de la stabilité dimensionnelle du granit par rapport à la fonte sur la plateforme de contrôle de mouvement des machines de revêtement de batteries lithium, à travers les propriétés des matériaux, des données expérimentales et des cas d'application pratique.
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 coulée et de son faible coût. Cependant, elle présente des défauts inhérents. Sa structure interne contient une grande quantité de graphite lamellaire, ce qui entraîne des fissures internes et réduit la rigidité globale du matériau. Par ailleurs, son coefficient de dilatation thermique est relativement élevé, environ 10-12 × 10⁻⁶/℃. Sous l'effet de la chaleur accumulée lors du fonctionnement prolongé du revêtement des batteries au lithium, la fonte est sujette à la déformation thermique. De plus, des contraintes de coulée se forment à l'intérieur de la fonte. Au fil du temps, la libération de ces contraintes entraîne des modifications irréversibles de la taille de la plateforme, affectant 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 sa stabilité intrinsèque est élevée. Son coefficient de dilatation linéaire est de seulement 0,5 à 8 × 10⁻⁶/℃, soit 1/2 à 1/3 de celui de la fonte, et il est extrêmement insensible aux variations de température. De plus, sa texture dure lui confère une résistance à la compression pouvant atteindre 1 050 à 14 000 kilogrammes par centimètre carré. Il résiste efficacement aux forces externes, aux impacts et aux vibrations, offrant ainsi une base solide et stable à la plateforme de contrôle de mouvement. Il ne présente quasiment aucune contrainte résiduelle et ne provoque pas de variations dimensionnelles dues à la libération des contraintes, garantissant ainsi la stabilité dimensionnelle de la plateforme grâce à son matériau de base.
Les données expérimentales vérifient les différences de performances
Afin de comparer visuellement les différences de stabilité dimensionnelle entre le granit et la fonte, l'équipe de recherche a réalisé une expérience spécifique. Deux plateformes de contrôle de mouvement de la machine de revêtement de batteries au lithium de même spécification ont été sélectionnées, fabriquées respectivement en granit et en fonte, et testées dans les mêmes conditions environnementales. L'expérience simulait le fonctionnement réel de la machine. Le fonctionnement continu de l'équipement a permis de suivre les variations de taille de la plateforme à différents moments.
Les résultats expérimentaux montrent qu'après 24 heures de fonctionnement continu, la température de surface de la plateforme en fonte a augmenté d'environ 15 °C sous l'effet de la chaleur générée par l'équipement, entraînant une augmentation de 0,03 mm de sa longueur. Dans les mêmes conditions, la variation dimensionnelle de la plateforme en granit est quasiment négligeable et sa plage de fluctuation est inférieure à 0,005 mm. Après 1 000 heures d'essais de vieillissement à long terme, l'erreur de planéité de la plateforme en fonte est passée de 0,01 mm à 0,05 mm en raison de la libération des contraintes internes et de l'accumulation de déformations thermiques. L'erreur de planéité de la plateforme en granit est toujours maintenue à 0,015 mm, ce qui témoigne de sa stabilité dimensionnelle.
Des réalisations remarquables dans des applications pratiques
Dans la production d'une grande entreprise de fabrication de batteries au lithium, des plateformes de contrôle de mouvement en fonte étaient autrefois utilisées. Avec l'augmentation de la durée de fonctionnement des équipements, la précision du revêtement a progressivement diminué, entraînant une épaisseur de revêtement irrégulière, une mauvaise uniformité des feuilles d'électrodes de batterie et un taux de produits défectueux pouvant atteindre 8 %. Pour résoudre ce problème, l'entreprise a remplacé les plateformes de contrôle de mouvement de certains équipements par des matériaux en granit.
Après remplacement, la stabilité dimensionnelle de l'équipement a été considérablement améliorée. Durant un cycle de production de six mois, la machine de revêtement utilisant une plateforme en granit a toujours maintenu une erreur d'épaisseur de revêtement à ± 2 μm, et le taux de produits défectueux a été considérablement réduit à moins de 3 %. Par ailleurs, comme les plateformes en granit ne nécessitent pas un étalonnage et une maintenance de précision aussi fréquents que les plateformes en fonte, elles permettent aux entreprises d'économiser chaque année des coûts de maintenance et des temps d'arrêt importants, et d'augmenter l'efficacité de la production de plus de 15 %.
En conclusion, pour l'application des plateformes de contrôle de mouvement des machines de revêtement de batteries au lithium, le granit, grâce à ses propriétés exceptionnelles, surpasse largement la fonte en termes de stabilité dimensionnelle. Que ce soit du point de vue de la nature du matériau, des données expérimentales ou des effets pratiques, le granit offre une garantie fiable pour la production de haute précision et de stabilité des procédés de revêtement de batteries au lithium. Avec l'amélioration constante des exigences de qualité des produits dans l'industrie des batteries au lithium, les plateformes de contrôle de mouvement en granit sont appelées à devenir le choix dominant du secteur.
Date de publication : 22 mai 2025