صنعت تولید باتری تقریباً از هر بخش تولید دقیق دیگری در دهه گذشته سریعتر رشد کرده است و مشتری غیرمنتظرهای را برای خود به ارمغان آورده است.تامین کنندگان قطعات گرانیتیکه بیشتر تاریخ خود را صرف خدمت به بازارهای نیمه هادی و اندازه شناسی کردند. خطوط تولید باتری های لیتیومی، به ویژه ایستگاه های پوشش و بازرسی، بی سر و صدا به یکی از سریع ترین-برنامه های در حال رشد برای پایه های گرانیتی دقیق - تبدیل شده اند و دلایل آن به مشکلاتی بازمی گردد که به طرز شگفت انگیزی مشابه مشکلات ساخت تراشه است، حتی اگر محصولات متفاوت تر به نظر نرسند.
یکنواختی پوشش یک مشکل صافی در مبدل است
پوشش الکترود - استفاده از دوغاب ماده فعال بر روی فویل مس یا آلومینیوم - یکی از مراحل حساس-در تولید سلول باتری است. تغییر ضخامت پوشش حتی چند میکرون در عرض وب می تواند به ظرفیت ناسازگار، چگالی جریان ناهموار و در بدترین موارد، مشکلات ایمنی ناشی از آبکاری لیتیوم در طول شارژ تبدیل شود. سر پوشش به خودی خود توجه مهندسی زیادی را به خود جلب می کند، اما پلت فرمی که به آن اشاره می شود به همان اندازه اهمیت دارد: پایه دستگاه برش یا پوشش باید صافی و همواری را با همان سختی یک ابزار اندازه گیری حفظ کند، زیرا هرگونه انحراف در پایه مستقیماً به تغییر ضخامت روی فویل ترجمه می شود.
اینجاست که گرانیت تناسب طبیعی پیدا کرده است.پایه های دستگاه پوششو پلتفرم های مرجع ساخته شده بر روی گرانیت از همان ویژگی هایی بهره می برند که آن را در ابزارهای نیمه هادی مفید می کند - پایداری ابعادی در طول یک تغییر کامل تولید، مقاومت در برابر رانش حرارتی که یک قاب فلزی از گرمای موتور و کوره های خشک کننده در نزدیکی آن می گیرد، و سطحی که می توان آن را به اندازه کافی صاف کرد تا به عنوان یک ساختار مکانیکی واقعی به جای یک مرجع مکانیکی عمل کند.
کنترل لرزش در خطوط{0}سرعت بالا
خطوط باتری مدرن به سرعت کار می کنند. ایستگاه های شکاف و سیم پیچ می توانند با سرعت های خطی کار کنند که حتی پنج سال پیش غیرمعمول بود، و در این سرعت ها، ارتعاش نسبت به خطوط کندتر عامل بسیار بیشتری در ایجاد نقص می شود. پایه ای که لرزش را کاهش می دهد، به طور موثر احتمال بال زدن شبکه، ناهماهنگی در طول سیم پیچی، و کشش ناسازگار - را کاهش می دهد که همگی بعداً به عنوان مشکلات کیفیت سلولی{3}}سطح نمایان می شوند که در زمان رسیدن به پایان--آزمایش خط بسیار گران تر است.
میرایی داخلی گرانیت در اینجا همان عملکردی را انجام می دهد که در آزمایشگاه اندازه شناسی انجام می دهد، فقط در یک کاربرد بسیار متفاوت-به نظر می رسد: ارتعاشات با فرکانس بالا-موتورها، غلطک ها و پیوندهای مکانیکی را سریعتر از یک قاب فولادی جوش داده شده جذب می کند و سطح کار را در حین کار با سرعت زیاد{2} ساکت تر نگه می دارد.
ایستگاه های بازرسی و اندازه گیری
فراتر از مراحل پوشش و سیم پیچی، خطوط باتری شامل تعداد فزایندهای از نقاط بازرسی درون خطی و آفلاین - ضخامتسنجی،-بازرسی اشعه ایکس رولهای ژلهای، تأیید جوشکاری زبانهای، و بررسی ابعاد روی بدنه سلولی است. بسیاری از این ایستگاهها از همان دسته تجهیزاتی استفاده میکنند که در اندازهشناسی دقیق عمومی یافت میشوند: CMM، گیجهای ابعادی مبتنی بر لیزر و سیستمهای بازرسی نوری، که همگی متکی به فناوری پایه گرانیتی و صفحه سطحی هستند که در جاهای دیگر در ساخت دقیق استفاده میشود.
از آنجایی که فاکتورهای شکل باتری - سلولهای استوانهای، منشوری و کیسهای را متنوع کردهاند، همگی الزامات بازرسی ابعادی متفاوتی دارند - پایههای گرانیتی که از این تجهیزات پشتیبانی میکنند نیز باید سازگار شوند، برخی از تولیدکنندگان اکنون پلتفرمهای گرانیتی-بزرگتر را با اندازههای خاص برای خطوط بازرسی گستردهتر تولید میکنند و به وسایل بازرسی گستردهتر نیاز دارند.
چرا همیشه اینطور نبود؟
شایان ذکر است که تولید باتری همیشه به این سطح از دقت پلت فرم نیاز ندارد. نسلهای قبلی تولید یون لیتیوم، تحملهای ضعیفتری را تحمل میکردند، و پایههای چدنی یا فولادی ساخته شده در بیشتر صنعت استاندارد بودند. آنچه تغییر کرده است عمدتاً ناشی از اهداف چگالی انرژی و الزامات ایمنی است که تحملهای سختتر و محکمتر را به هر مرحله از فرآیند وارد میکند - طراحی سلولی که برای چگالی انرژی بالاتر فشار میآورد، حاشیه کمتری برای پوشش یا ناسازگاری ابعادی دارد قبل از اینکه به مشکل ایمنی یا عملکرد تبدیل شود. با تشدید تلورانس ها، پلت فرم های پایه نگهدارنده تجهیزات باید همراه با آنها سفت می شدند و سابقه گرانیت در کاربردهای نیمه هادی و اندازه گیری، آن را به ماده ای منطقی برای وارد کردن به تولید باتری به جای توسعه چیزی جدید از ابتدا تبدیل کرد.
ملاحظات عملی برای تهیه خط باتری
برای مهندسان تولیدی که پلتفرمهای گرانیتی را برای خطوط باتری مشخص میکنند، چند ملاحظه تا حدودی با استفاده از اندازهشناسی عمومی متفاوت است:
مقاومت شیمیایی: محیطهای تولید باتری میتوانند شامل قرار گرفتن در معرض حلالهای مورد استفاده در فرمولاسیون دوغاب باشند (NMP معمولی است)، بنابراین عملیات سطحی و آببندی در اینجا بیشتر از یک آزمایشگاه اندازهشناسی معمولی است.
مناطق کاری بزرگتر: ایستگاه های پوشش و شکاف اغلب به سکوهای گرانیتی گسترده تری نسبت به صفحه سطح استاندارد نیاز دارند، که به این معنی است که صافی باید تأیید شود و در سطح بزرگتر حفظ شود - یک چالش تولید سخت تری که هر تامین کننده گرانیت برای رسیدگی به آن در مقیاس مجهز نیست.
انتظارات توان عملیاتی بالاتر: از آنجایی که خطوط باتری بطور مداوم به روشی کار می کنند که یک آزمایشگاه کالیبراسیون انجام نمی دهد، اجزای گرانیتی برای این کاربرد باید از نظر مقاومت در برابر سایش تحت بارگذاری مکانیکی پایدار ارزیابی شوند، نه فقط صافی ساکن در زمان نصب.
نگاه کردن به جلو
از آنجایی که ظرفیت تولید باتری در سطح جهانی در حال گسترش است، و با ادامه سختتر شدن الزامات تراکم انرژی و ایمنی، این احتمال وجود دارد که گرانیت و سایر مواد پایه دقیق به سمت صنعتی حرکت کنند که یک دهه پیش نیازی به آنها نبود. شرکتهایی مانند UNPARALLELED که دههها دانش فرآیندی را از کاربردهای نیمهرسانا و اندازهشناسی ایجاد کردهاند، به طور فزایندهای در حال تطبیق همان تخصص -قابلیت سنگزنی قالب بزرگ،-قابلیت ردیابی کالیبراسیون داخلی، و موادی که برای چگالی و پایداری تولید میشوند، به جای اینکه انسان در حال حاضر تنها به همان سطحی از باتری نیاز دارد را بسازد - سختی مکانیکی که تولیدات تراشهها سالها پیش بر آن مستقر شدند.
این یک یادآوری است که الزامات دقت بین صنایع در یک جهت حرکت می کند: زمانی که یک فرآیند تولید به دلایل رقابتی یا ایمنی به تحمل سخت گیرانه تری نیاز دارد، تجهیزاتی که از آن پشتیبانی می کنند معمولاً نیاز به جبران دارند، و راه حل های مادی که قبلاً خود را در جاهای دیگر ثابت کرده اند، اغلب سریع ترین راه برای رسیدن به آنجا هستند.