Занадто великі задирки при різанні електродів? 5 Причини та рішення

Автор: Дані Хуан, доктор філософії

Генеральний директор і керівник R&D, TOB New Energy

Зв’яжіться з доктором Хуангом на LinkedIn

Резюме та основні висновки

Надмірні задирки під час різання електродів є тихими вбивцями продуктивності акумулятора. Великі мідні або алюмінієві задирки обходять ваш сепаратор під час намотування, що призводить до миттєвого мікро-замикання або уповільненого руйнування дендритів.

• Межа толерантності: Для комірок великої-ємності необхідно підтримувати висоту задирок нижче 10 мкм. Все, що перевищує 15 мкм, є катастрофічним порушенням якості.
• Критична змінна: Основним фактором розміру задирок є «прикус» (перекриття) між верхнім і нижнім ножами.
• Точність матеріалу: Леза з вольфрамової сталі (карбіду) не-підлягають обговоренню для анодів з високим-нікелем або -кремнієм через їхню абразивну природу.
•  

5 причин надлишкових задирок

За 20 років роботи на виробничому цеху ми стикалися з усіма можливими невдачами різання. Якщо ваші задирки вийшли з-під контролю, почніть із перевірки цих п’яти винних.

1. Проблеми перекриття (укусу) ножа

Це причина №1. Перекриття, яке часто називають укусом, відноситься до вертикального зчеплення між верхнім і нижнім обертовими ножами. Якщо верхній і нижній ножі перекриваються занадто сильно, фольга затискається, а не зрізається, утворюючи деформований, рваний край із сильними задирками. Якщо вони недостатньо перекриваються, матеріал не повністю відокремлений і фактично розривається під дією натягу, залишаючи тріщину, товсту обробку.

Інженерне правило--великого пальця:встановіть укус приблизно на 30–50% товщини фольги для міді та 20–40% для алюмінію як початкову точку. Для мідної фольги товщиною 10 мкм це означає перекриття десь між 3 і 5 мкм – регулювання настільки точне, що неможливо вгадати. Використовуйте пристосування-для налаштування ножа з циферблатним індикатором, здатним вимірювати з кроком 1 мкм. Ніколи не покладайтеся на «відчуття» або візуальну перевірку, коли набираєте ваше перекриття.

2. Горизонтальний просвіт

Зазор між верхньою та нижньою сторонами леза – горизонтальний зазор – є таким же критичним, як і перекриття. Якщо цей зазор занадто великий, матеріал втягується в щілину і розтягується, а не чисто розрізається. Зазвичай ви бачите закручений або скручений край, що супроводжується важкими задирками на стороні виходу. Коли зазор занадто малий, леза труться одне об одне, викликаючи прискорене зношування, локальне нагрівання та навіть мікро-відколи.

Для більшості електродних плівок горизонтальний проміжок повинен бути між 5% і 10% товщини матеріалу. Для мідної фольги 10 мкм потрібен зазор приблизно від 0,5 до 1 мкм. Для досягнення цього постійно потрібні прецизійні-розпірки та регулярне технічне обслуговування тримачів ножів, оскільки навіть незначний знос підшипників може динамічно змінювати зазор під час високо-швидкісного різання.

3. Знос клинка

Вольфрамова сталь тверда, але з часом тьмяніє. Тупе лезо діє як клин, роздавлюючи край фольги, а не розрізаючи його. У результаті виходить класичний «зсув» і важка нерівна задирка. Більш тонко, мікроскопічні сколи вздовж ріжучої кромки – часто непомітні без мікроскопа – створюють зубчасту лінію різання, яка перетворюється безпосередньо в задирки на вашому електроді.

Встановіть графік профілактичного обслуговування на основі оброблених погонних метрів, а не на інтуїції оператора. Під час розрізання мідної фольги без покриття карбідні леза часто можуть проходити 50 000–100 000 метрів між заточеннями. Але катоди з керамічним-покриттям або аноди з високим-кремнієм набагато більш абразивні; у таких випадках перевіряйте краї лез кожні 10 000 метрів. Використовуйте USB-мікроскоп, щоб перевірити, чи краї не перевищують 3 мкм, і негайно -загострити або замінити.

4. Нестабільний натяг полотна

Якщо ваш контроль натягу не зафіксований, електрод буде блукати вбік і коливатися в напрямку машини під час різання. Ця нестабільність спричиняє нерівномірний тиск у точці різання та створює різну висоту задирок по всій ширині полотна – ви можете виявити низькі задирки в центрі та високі біля країв, або навпаки.

Сучасні лінії різання повинні використовувати-контроль натягу із замкнутим контуром за допомогою танцюючої руки або датчика навантаження, що керує серводвигуном. Параметри PID потрібно налаштовувати спеціально для маси та жорсткості вашої електродної котушки. Поширеною помилкою є використання ідентичних параметрів натягу для важкого, щойно-покритого рулону та майже-вичерпаного сердечника рулону – інерція різко змінюється, і якщо контур сервоприводу не компенсує, ви отримуєте шипи натягу та задирки. Відкалібруйте нульове положення руки танцюриста та перевірте реакцію сервоприводу принаймні один раз за зміну.

5. Невідповідність матеріалу леза

Ви використовуєте швидкорізальну-сталь (HSS) для агресивних керамічних{1}}катодів? Вам потрібен карбід. Матеріал леза повинен відповідати абразивності електрода. Стандартні леза HSS із твердістю 62–65 HRC підходять для базових графітових анодів на тонкій мідній фользі, але вони швидко деградують під час зсувних електродів із високим вмістом кераміки (сепаратори з покриттям із оксиду алюмінію чи беміту-) або кремнієвих-графітових композитів.

Леза з цементованого карбіду вольфраму (WC-Co) із твердістю понад 85 HRA забезпечують значно довший термін служби кромки та чистіший зріз під час абразивного застосування. Додаткові інвестиції швидко окупаються завдяки скороченню часу простою, нижчому відсотку браку та стабільно меншим задиркам. В екстремальних випадках розгляньте вдосконалену металокераміку або нано-зернистий карбід, але завжди обговорюйте конкретну хімію покриття з постачальником леза.

Посібник з усунення несправностей: від задирок до точності

Використовуйте цю таблицю, щоб перевірити свою лінію розрізу сьогодні.

Чому матеріал леза важливий

Якщо ви розрізаєте електроди з високим керамічним навантаженням або кремнієві-графітові аноди, ваші леза зазнають ударів. Дешеві сталеві леза затупляться при різанні довжиною менше 5000 метрів.

Наш постачальник верстатів для різання прецизійних акумуляторних електродів використовує леза з високоякісної-сталі вольфраму. Вони забезпечують значно твердішу ріжучу кромку, що забезпечує більш чистий зсув і більші інтервали між заточеннями. Не дозволяйте, щоб ваша наука про матеріал була стримана низько-якісним механічним інструментом.

Крім самого матеріалу леза, зверніть увагу на покриття леза. Тонкий шар нітриду титану алюмінію (TiAlN) або алмаз-подібного вуглецю (DLC) може ще більше зменшити тертя та абразивне зношування, особливо під час нарізання липких сполучних матеріалів, таких як PVDF, на катодах. Ці покриття не є заміною для карбіду, але вони можуть продовжити термін служби леза додатково на 20–30% у-серійному виробництві.

Готові до розширення?

Чистий край є основою безпечної батареї. Припиніть боротися з непослідовними результатами розрізання. Як провідна китайська фабрика з виробництва джерел, TOB New Energy забезпечує інтегрованірішення для різання електродів акумуляторіві намотування розчинів. Незалежно від того, чи потрібна вам окрема різальна машина чи повністю автоматизована лінія конверсії, наші інженери можуть налаштувати геометрію ножа відповідно до конкретної товщини покриття. Надішліть нам свої характеристики електродної фольги сьогодні, щоб отримати-консультацію безпосередньо з-фабрики.

Систематично перевіряючи ці п’ять основних причин – і співпрацюючи з досвідченим постачальником обладнання, який розуміє вплив задирок на подальшу технологію – ви можете перетворити свою операцію різання на конкурентну перевагу, а не на загрозу.