في عصر اليوم من التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا، تُستخدم بطاريات الليثيوم على نطاق واسع في العديد من المجالات، كحل فعال ونظيف لتخزين الطاقة، بدءًا من الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى سيناريوهات تطبيق الطاقة واسعة النطاق مثل المركبات الكهربائية ومحطات الطاقة لتخزين الطاقة. يتم تحديد أداء وجودة بطاريات الليثيوم إلى حد كبير من خلال المواد والمعدات المستخدمة في عملية تصنيعها. من بينها،آلة ضغط الأسطوانة الكهربائيةتلعب دورًا حاسمًا كجهاز أساسي لإنتاج صفائح أقطاب بطارية الليثيوم.
1. عملية تحضير صفائح أقطاب بطارية الليثيوم وأهمية الأسطوانة
تتكون صفائح أقطاب بطارية الليثيوم بشكل أساسي من مادة فعالة وعامل موصل ومادة رابطة وما إلى ذلك. تتضمن عملية التحضير الدفعة والخلط والطلاء والتجفيف،الضغط على اللفةوروابط أخرى. من بينها، عملية الضغط بالأسطوانة هي استخدام بطارية ليثيوم لضغط ورقة القطب بعد طلائها وتجفيفها
أولاً وقبل كل شيء، يمكن للفة المناسبة أن تزيد من كثافة ضغط صفيحة القطب، وبالتالي زيادة كثافة طاقة البطارية. في حجم بطارية محدود، تعني كثافة الضغط الأعلى أنه يمكن استيعاب المزيد من المواد النشطة، وبالتالي زيادة سعة البطارية وعمرها.
ثانيًا، يمكن لآلة ضغط الأسطوانة الكهربائية تحسين التوصيل الإلكتروني لصفائح القطب الكهربائي. من خلال ضغط الأسطوانة، يمكن أن يكون الاتصال بين المادة الفعالة والعامل الموصل والموثق في صفيحة القطب الكهربائي أقرب، ويمكن تقليل مقاومة انتقال الإلكترون، ويمكن تحسين كفاءة شحن وتفريغ البطارية. اليوم، مع الاهتمام المتزايد بتقنية الشحن السريع، يمكن للتوصيل الإلكتروني الجيد تقصير وقت الشحن وتوفير تجربة أكثر ملاءمة للمستخدمين.
بالإضافة إلى ذلك، يساعد تشغيل آلة الضغط الأسطوانية الكهربائية للأسطوانة على تعزيز القوة الميكانيكية لصفائح القطب الكهربائي. في إنتاج وتجميع واستخدام بطاريات الليثيوم، يحتاج القطب الكهربائي إلى تحمل إجهاد ميكانيكي معين. تتمتع صفائح القطب الكهربائي بعد اللف بمقاومة أفضل للشد والانحناء، مما يمكن أن يمنع بشكل فعال كسر وتلف صفائح القطب الكهربائي أثناء عملية المعالجة والاستخدام، ويضمن سلامة واستقرار البطارية.
2- مبدأ عمل الليثيومآلة ضغط أسطوانة البطارية
تتكون آلة أسطوانة بطارية الليثيوم بشكل أساسي من أسطوانتين دوارتين نسبيًا ونظام نقل ونظام تنظيم الضغط ونظام تنظيم فجوة الأسطوانة ونظام التحكم. مبدأ العمل هو وضع ورقة القطب المغلفة بين أسطوانتين، ويتم تشغيل الأسطوانة بواسطة نظام القيادة للدوران، وتحت الضغط الذي يمارسه نظام تنظيم الضغط، يتم ضغط ورقة القطب تدريجيًا وتمر عبر فجوة الأسطوانة، وذلك لتحقيق متطلبات السماكة والكثافة المحددة.
في عملية الدرفلة، يعد نظام تنظيم الضغط أحد المكونات الرئيسية. يمكنه التحكم بدقة في مقدار الضغط الذي تطبقه الأسطوانة على صفائح القطب، وضبط معلمات الضغط بمرونة وفقًا لمواد القطب المختلفة ومتطلبات العملية وتغييرات دفعة الإنتاج. على سبيل المثال، بالنسبة لبعض الأقطاب الكهربائية ذات جزيئات المواد النشطة الكبيرة ومحتوى الموثق العالي، قد يكون من الضروري زيادة الضغط بشكل مناسب لضمان تأثير الضغط؛ بالنسبة لبعض الأقطاب الكهربائية التي تتطلب دقة عالية جدًا في السماكة، هناك حاجة إلى مزيد من التحكم في الضغط الدقيق لتجنب انحرافات السماكة الناتجة عن الضغط الزائد أو القليل جدًا.
نظام ضبط فجوة الأسطوانة مسؤول عن ضبط وتعديل الفجوة بين الأسطوانة. يحدد حجم فجوة الأسطوانة مباشرة السُمك النهائي لصفائح الأقطاب الكهربائية. يمكن التحكم في فجوة الأسطوانة ضمن نطاق تسامح صغير جدًا بواسطة جهاز ضبط فجوة الأسطوانة عالي الدقة لضمان اتساق وتوحيد سمك القطب الكهربائي. في عملية الإنتاج، مع اللف المستمر لصفائح الأقطاب الكهربائية، قد تظهر الأسطوانة تآكلًا وظروفًا أخرى، مما يؤدي إلى تغييرات في فجوة الأسطوانة، في هذا الوقت يمكن تعويض نظام ضبط فجوة الأسطوانة وتعديله في الوقت المناسب لضمان استمرارية واستقرار الإنتاج.
يلعب نظام التحكم دور الدماغ في آلة الضغط الأسطوانية الكهربائية. فهو يتلقى إشارات التغذية الراجعة من أجهزة استشعار مختلفة مثل مستشعر الضغط ومستشعر السُمك، ويراقب الضغط والسُمك والمعلمات الأخرى في عملية الدرفلة في الوقت الفعلي، ويتحكم بدقة في نظام القيادة ونظام تنظيم الضغط ونظام تنظيم فجوة الدرفلة وفقًا لمعلمات العملية المحددة مسبقًا وخوارزميات التحكم.
3. الخصائص التقنية والابتكار لآلة أسطوانة بطارية الليثيوم
(1) تقنية اللف عالية الدقة
لقد حققت آلة لف بطاريات الليثيوم الحديثة تقدمًا ملحوظًا في دقة اللف. من خلال استخدام عمليات تصنيع اللف عالية الدقة وآليات ضبط فجوة اللف المتقدمة وأجهزة استشعار الدقة وأنظمة التحكم، يمكن التحكم في تسامح سمك صفيحة القطب الكهربائي ضمن نطاق صغير جدًا، وعادة ما يصل إلى±بضعة ميكرونات أو حتى أصغر. تعد تقنية الدرفلة عالية الدقة هذه ضرورية لتحسين اتساق واستقرار أداء بطاريات الليثيوم.
(2) تقنية التحكم في الضغط المستمر
من أجل ضمان اتساق جودة ضغط صفائح الأقطاب الكهربائية في عملية الدرفلة، تعتمد بطارية الليثيوم بشكل عام على تقنية التحكم في الضغط المستمر للأسطوانة. يمكن لهذه التقنية الحفاظ على ضغط ثابت على القطب الكهربائي أثناء عملية الدرفلة بأكملها، بغض النظر عن سمك القطب الكهربائي وصلابته والمعلمات الأخرى للقطب الكهربائي.
(3) تقنية اللفة المرنة
مع التطور المستمر لتكنولوجيا بطاريات الليثيوم، أصبح الطلب على أنواع مختلفة ومواصفات مختلفة من صفائح الأقطاب الكهربائية متنوعًا بشكل متزايد. ظهرت تقنية اللف المرنة، والتي تسمح للأسطوانة بتعديل معلمات عملية اللف بسرعة ضمن نطاق معين للتكيف مع أنظمة المواد المختلفة ومتطلبات السُمك والعرض المختلفة لإنتاج الأقطاب الكهربائية.
4. الخاتمة
تلعب الأسطوانة دورًا لا غنى عنه في عملية تحضير صفائح قطب بطارية الليثيوم، والتي لها تأثير عميق على سمك وكثافة والتوصيل الإلكتروني والقوة الميكانيكية لصفائح القطب من خلال عملية الدرفلة الدقيقة، ثم تحدد الأداء العام وجودة بطارية الليثيوم.
