No processo de produção de baterias de íon-lítio, o processo de revestimento, como etapa fundamental, afeta diretamente o desempenho e a segurança das baterias. A estabilidade da plataforma de controle de movimento da máquina de revestimento de baterias de lítio desempenha um papel decisivo na precisão do revestimento. O granito e o ferro fundido, materiais comumente utilizados para plataformas, têm atraído muita atenção devido à diferença em sua estabilidade dimensional. Este artigo analisará em profundidade a significativa melhoria na estabilidade dimensional do granito em comparação com o ferro fundido na plataforma de controle de movimento de máquinas de revestimento de baterias de lítio, por meio de propriedades do material, dados experimentais e casos de aplicação prática.
As propriedades dos materiais determinam a base da estabilidade.
O ferro fundido, como material industrial tradicional, já foi amplamente utilizado na área de plataformas de controle de movimento devido ao seu excelente desempenho de fundição e vantagens de custo. No entanto, o ferro fundido apresenta defeitos inerentes. Sua estrutura interna contém uma grande quantidade de grafita lamelar, que equivale a trincas internas e reduz a rigidez geral do material. Além disso, o coeficiente de expansão térmica do ferro fundido é relativamente alto, aproximadamente 10-12 × 10⁻⁶/°C. Sob o acúmulo de calor gerado pela operação prolongada do revestimento de baterias de lítio, ele é propenso à deformação térmica. Ademais, existem tensões internas de fundição no ferro fundido. Com o tempo, a liberação dessas tensões causa alterações irreversíveis nas dimensões da plataforma, afetando a precisão do revestimento.
O granito é um material natural formado por processos geológicos ao longo de centenas de milhões de anos. Sua estrutura cristalina interna é densa e uniforme, e possui alta estabilidade inerente. O coeficiente de expansão linear do granito é de apenas 0,5-8×10⁻⁶/°C, o que corresponde a 1/2 a 1/3 do coeficiente do ferro fundido, sendo extremamente insensível a variações de temperatura. Além disso, o granito possui textura dura, com resistência à compressão que chega a 1.050-14.000 quilogramas por centímetro quadrado. Ele resiste eficazmente a impactos e vibrações externas, proporcionando uma base sólida e estável para a plataforma de controle de movimento. Praticamente não apresenta tensões residuais em seu interior, e não sofre alterações dimensionais devido à liberação de tensões, garantindo a estabilidade dimensional da plataforma a partir da própria natureza do material.
Os dados experimentais comprovam as diferenças de desempenho.
Para comparar visualmente as diferenças na estabilidade dimensional entre granito e ferro fundido, a equipe de pesquisa realizou um experimento especial. Duas plataformas de controle de movimento da máquina de revestimento de baterias de lítio, com as mesmas especificações, foram selecionadas, uma feita de granito e a outra de ferro fundido, e testadas sob as mesmas condições ambientais. O experimento simulou o cenário de trabalho real da máquina de revestimento de baterias de lítio. Com o equipamento em funcionamento contínuo, as alterações dimensionais da plataforma em diferentes momentos foram monitoradas.
Os resultados experimentais mostram que, após 24 horas de operação contínua, devido ao calor gerado pelo funcionamento do equipamento, a temperatura da superfície da plataforma de ferro fundido aumentou em aproximadamente 15 °C, resultando em um aumento de 0,03 mm na dimensão longitudinal da plataforma. Sob as mesmas condições, a variação dimensional da plataforma de granito é quase desprezível, com uma flutuação inferior a 0,005 mm. Após 1000 horas de testes de envelhecimento acelerado, devido à liberação da tensão interna e ao acúmulo de deformação térmica, o erro de planicidade da plataforma de ferro fundido aumentou de 0,01 mm para 0,05 mm. O erro de planicidade da plataforma de granito manteve-se sempre abaixo de 0,015 mm, demonstrando uma clara vantagem em termos de estabilidade dimensional.
Conquistas notáveis em aplicações práticas
Na produção de uma grande empresa de fabricação de baterias de lítio, plataformas de controle de movimento em ferro fundido eram utilizadas. Com o aumento do tempo de operação dos equipamentos, a precisão do revestimento diminuiu gradualmente, resultando em espessura irregular, baixa consistência das folhas de eletrodo das baterias e uma taxa de produtos defeituosos de até 8%. Para solucionar esse problema, a empresa substituiu as plataformas de controle de movimento de alguns equipamentos por plataformas de granito.
Após a substituição, a estabilidade dimensional do equipamento foi significativamente melhorada. Durante um ciclo de produção de seis meses, a máquina de revestimento com plataforma de granito manteve sempre o erro de espessura do revestimento dentro de ±2 μm, e a taxa de produtos defeituosos foi reduzida significativamente para menos de 3%. Além disso, como as plataformas de granito não exigem calibração e manutenção de precisão tão frequentes quanto as plataformas de ferro fundido, elas proporcionam às empresas uma economia significativa em custos de manutenção e tempo de inatividade anualmente, além de aumentar a eficiência da produção em mais de 15%.
Em conclusão, na aplicação da plataforma de controle de movimento em máquinas de revestimento de baterias de lítio, o granito, com suas excelentes propriedades materiais, supera significativamente o ferro fundido em termos de estabilidade dimensional. Seja do ponto de vista da natureza do material, dos dados experimentais ou dos efeitos práticos da aplicação, o granito oferece uma garantia confiável para a produção de alta precisão e estabilidade em processos de revestimento de baterias de lítio. Com a melhoria contínua dos requisitos de qualidade dos produtos na indústria de baterias de lítio, as plataformas de controle de movimento feitas de granito certamente se tornarão a principal escolha do setor.
Data da publicação: 22 de maio de 2025