Машина за щанцоване на дискове може ефективно да произвежда кръгли дискове от батерийни електроди и сепаратори и е подходящ за изследване и разработване на различни батерии тип „монета“. Чрез изучаване на прецизния контрол, съвместимостта на материалите и удобството за работа се проверява адаптивността на това оборудване в сценарии като подготовка на малки партиди проби в батерийни лаборатории и предварителна обработка на проби с трансмисионна електронна електронна микроскопия (ТЕМ), предоставяйки технически референции за избор на прецизно обработващо оборудване в областта на изследванията и разработването на батерии.
1. Въведение
В процеса на научноизследователска и развойна дейност на нови устройства за съхранение на енергия, като литиево-йонни батерии и твърдотелни батерии, точността на размерите на електродите и сепараторите пряко влияе върху ефективността на сглобяване, електрохимичните характеристики и безопасността на батериите. Поради компактната си структура, ниския разход на проба и удобното тестване, батериите тип „монета“ са се превърнали в основен носител за оценка на характеристиките на материала на батериите и изучаване на реакциите на интерфейса. Въпреки това, обработката на кръгли дискове на електроди и сепаратори за батерии тип „монета“ изисква спазване на техническите изисквания за липса на грапавини, вдлъбнатини и висока размерна консистенция. Традиционните методи, като рязане с ножица и обработка с обикновено щамповащо оборудване, са склонни да причинят повреди по ръбовете на материала и прекомерни отклонения в размерите, което от своя страна води до проблеми като късо съединение на батериите и намаляване на капацитета.
2. Структурен дизайн и технически предимства на прецизните перфоратори
2.1 Проектиране на основната конструкция
Структурният дизайн напрецизни перфораторисе върти около три основни изисквания: прецизност, преносимост и издръжливост. Те използват висококачествени плъзгащи релси със сачмени лагери вместо традиционните плъзгащи плъзгащи релси, което може да намали страничното отклонение по време на процеса на щанцоване, да гарантира, че грешката в коаксиалността между щанца и матрицата остава на ниско ниво и по този начин гарантира размерната консистентност на щанцованите кръгли дискове от структурна гледна точка. В същото време, гладкостта на плъзгащите релси намалява съпротивлението при ръчна работа, подобрява стабилността при единично щанцоване и предотвратява набръчкване на материала или повреда на ръбовете, причинени от неравномерно прилагане на сила.
Корпусът е изработен от изцяло антикорозионни материали, с трайна защита от ръжда. Електролитите и почистващите реактиви, често използвани в лабораториите за батерии, е възможно да корозират металното оборудване. Антикорозионният корпус обаче може да предотврати разхлабване на конструкцията на оборудването и влошаване на прецизността поради химическа корозия, да удължи експлоатационния живот на оборудването и същевременно да гарантира, че обработените проби не са замърсени с примеси от ръжда от корпуса.
Оборудването е снабдено със стандартизиран интерфейс за матрици, което позволява бърза подмяна на персонализирани матрици в определен диапазон. Позиционирането на матрицата и поансона е с дизайн ддддххх щифт-дупка пасваааа. При подмяна на матрицата не се изисква допълнително калибриране и преминаването от електродно щанцоване към сепараторно щанцоване може да се извърши бързо, което отговаря на изискванията за бърза подготовка на проби с множество спецификации в лабораторията.
2.2 Анализ на техническите предимства
В сравнение с традиционното оборудване за обработка на дискове за батерии, прецизните перфоратори имат значителни технически предимства. По отношение на възможностите за високопрецизна обработка, ръбовете на кръглите дискове, щанцовани от оборудването, са без грапавини и вдлъбнатини, а толерансът на размерите се контролира в малък диапазон. При електродите на батериите, грапавини по ръбовете е вероятно да пробият сепаратора и да причинят късо съединение, а прекомерният толеранс на размерите ще повлияе на ефекта на омокряне на електролита. Възможността за високопрецизна обработка на това оборудване може ефективно да предотврати тези рискове.
По отношение на съвместимостта с материалите, оборудването може да се адаптира към тънки метални фолиа и сепаратори с различна дебелина. Различните батерийни системи имат значителни разлики в изискванията за дебелина на материала, а широкият диапазон на адаптация на дебелината на това оборудване може да покрие нуждите от обработка на основните батерийни системи.
Оборудването е с малки размери и леко тегло, принадлежащо към категорията миниатюризирано лабораторно оборудване и може да се постави в ръкавична кутия за работа през преходна камера със специфичен диаметър. При изследванията и разработките в областта на батериите, някои чувствителни материали трябва да се обработват в атмосфера на инертен газ. Адаптивността на оборудването към ръкавичната кутия позволява обработка на чувствителни материали на място, осигурявайки химическата стабилност на пробите.
Освен това, оборудването използва режим на работа с ръчно натискане ддддххх, без необходимост от външно захранване или сгъстен въздух, а процесът на работа е прост. Дори изследователи без професионален опит в работата с оборудване могат да го овладеят ефективно след краткосрочно обучение. Компактната му конструкция може да бъде поставена директно в тесни пространства, като лабораторни абсорбатори и работни платформи в жабки, без да заема допълнително място.
3.Сценарии за приложение на прецизни перфоратори в изследванията и разработките на батерии
3.1 Стандартизирана подготовка на батерии тип „монета“
Структурата на батерията тип „монета“ се състои от: корпус на отрицателен електрод - отрицателен електрод - сепаратор - положителен електрод - подложка - корпус на положителен електрод. Различните модели батерии тип „монета“ имат ясни изисквания за размерите на електродите и сепараторите. Кръглите дискове на електродите, обработени от прецизния перфоратор, могат да образуват разумен монтажен процеп с корпусите на положителните и отрицателните електроди на различните модели батерии тип „монета“, което не само избягва директен контакт между електрода и корпуса, но и гарантира, че електролитът може напълно да намокри материала на електрода. В същото време, обработените кръгли дискове на сепаратора могат да покрият напълно положителните и отрицателните електроди, като ефективно блокират електрическата проводимост между положителните и отрицателните електроди и предотвратяват късо съединение в батерията.
3.2 Оценка на производителността на материала на батерията
При изследванията и разработването на материали за батерии, електрохимичното изпитване на характеристиките на материалите трябва да се основава на електроди с еднакви размери. В противен случай е трудно да се разграничи дали разликата в производителността е причинена от самия материал или от грешки в обработката. Високопрецизната способност за обработка на прецизния перфоратор може да реализира прецизен контрол на натоварването с активен материал. Натоварването с активен материал на електрода е свързано с площта на електрода. Кръглите дискове на електрода, обработвани от оборудването, имат малко отклонение в размерите, съответстващо на малко отклонение в площта, а грешката при изчисляване на натоварването може да се контролира в нисък диапазон, който е много по-нисък от този на традиционния метод на рязане, което гарантира точността на изчисляване на специфичния капацитет на материала.
При сравнителното изследване на производителността на сепаратора, неговите характеристики, като например въздухопропускливост и механична якост, трябва да бъдат оценени индиректно чрез изпитване с монетовидния сензор, а размерната консистенция на сепаратора пряко влияе върху повторяемостта на резултатите от изпитванията. Кръглите дискове на сепаратора, обработени от прецизния перфоратор, могат да гарантират, че площта и състоянието на ръбовете на сепаратора са консистентни във всеки тест, подобрявайки сравнимостта на експерименталните данни.
4. Предпазни мерки при употреба на оборудването и предложения за поддръжка
4.1 Предпазни мерки при употреба
При използване на оборудването, дебелината на материала трябва да се контролира стриктно и да се спазва диапазонът на дебелина на щанцоване, определен от оборудването. При метални фолиа, надвишаващи горната граница на дебелината, принудителното щанцоване може да причини деформация на щанца и повреда на матрицата; при прекалено тънки разделители, под материала трябва да се постави тънък слой хартия, за да се предотврати залепването на разделителя към щанца след щанцоване.
Когато използвате оборудването в жабката, то трябва да се поставя бавно в нея през преходната камера, за да се избегне отклонение на плъзгащите се релси, причинено от сблъсъка на оборудването с вътрешната стена на жабката. В същото време, инертната газова атмосфера вътре в жабката може да намали смазочната способност на плъзгащите се релси на оборудването. Малко количество вакуумна грес може редовно да се нанася върху плъзгащите се релси, за да се поддържат гладки.
След всяка употреба повърхността на матрицата трябва да се избърше с кърпа без прах, потопена в етанол, за да се отстранят остатъците от електродни материали или отломки от сепаратора, за да се избегне намаляване на прецизността на щанцоване, причинено от натрупване на отломки. Когато матрицата не се използва дълго време, тя трябва да се съхранява в суха кутия, за да се предотврати ръжда или замърсяване с прах.
4.2 Предложения за поддръжка
Препоръчително е прецизността на оборудването да се калибрира веднъж на всеки 6 месеца. За измерване на действителния размер на щанцата се използват стандартни блокови измервателни уреди. Ако отклонението в размерите надвишава зададения диапазон, позициониращият щифт между щанцата и щанцата трябва да се регулира или да се свържете с производителя за професионално калибриране.
Повърхността на плъзгащите се релси трябва да се почиства от прах и замърсявания всеки месец и да се нанесе малко количество специално смазочно масло за плъзгащи се релси, за да се избегне износване, причинено от изсъхването им; ако се установи, че плъзгащите се релси са заседнали, употребата трябва незабавно да се спре и да се провери дали има заседнали чужди тела или плъзгащите се релси са деформирани.
Поансонът и матрицата на оборудването са износващи се части. След продължителна употреба режещият ръб може да се износи, което води до образуване на грапавини по ръба на щанцования кръгъл диск. Препоръчително е редовно да сменяте поансона и матрицата, в зависимост от броя на щанцованията, за да се гарантира прецизността на обработката.
