การวิเคราะห์เชิงประจักษ์เกี่ยวกับการปรับปรุงเสถียรภาพของมิติของหินแกรนิตบนเหล็กหล่อในแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม

ในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน กระบวนการเคลือบถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่โดยตรง ความเสถียรของแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมมีบทบาทสำคัญต่อความแม่นยำของการเคลือบ หินแกรนิตและเหล็กหล่อซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ทำแพลตฟอร์มโดยทั่วไปนั้น ความแตกต่างในความเสถียรของมิติได้ดึงดูดความสนใจอย่างมาก บทความนี้จะวิเคราะห์อย่างลึกซึ้งถึงการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญในความเสถียรของมิติของหินแกรนิตเมื่อเทียบกับเหล็กหล่อบนแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมผ่านคุณสมบัติของวัสดุ ข้อมูลการทดลอง และกรณีการใช้งานจริง
คุณสมบัติของวัสดุกำหนดพื้นฐานของความเสถียร
เหล็กหล่อเป็นวัสดุอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมที่ครั้งหนึ่งเคยใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่เนื่องจากประสิทธิภาพการหล่อที่ยอดเยี่ยมและข้อได้เปรียบด้านต้นทุน อย่างไรก็ตาม วัสดุเหล็กหล่อมีข้อบกพร่องโดยเนื้อแท้ โครงสร้างภายในมีเกล็ดกราไฟต์จำนวนมากซึ่งเทียบเท่ากับรอยแตกร้าวภายในและจะลดความแข็งแกร่งโดยรวมของวัสดุ ในขณะเดียวกันค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของเหล็กหล่อค่อนข้างสูง ประมาณ 10-12 ×10⁻⁶/℃ ภายใต้การสะสมความร้อนที่เกิดจากการทำงานระยะยาวของการเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม มีแนวโน้มที่จะเกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อน นอกจากนี้ ยังมีความเครียดจากการหล่อภายในเหล็กหล่อ เมื่อเวลาผ่านไป ความเครียดที่ปลดปล่อยออกมาจะทำให้ขนาดแพลตฟอร์มเปลี่ยนแปลงไปอย่างถาวร ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำของการเคลือบ

หินแกรนิตเป็นวัสดุธรรมชาติที่เกิดจากกระบวนการทางธรณีวิทยาเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี โครงสร้างผลึกภายในมีความหนาแน่นและสม่ำเสมอ และมีเสถียรภาพสูงในตัว ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของหินแกรนิตอยู่ที่เพียง 0.5-8×10⁻⁶/℃ ซึ่งเท่ากับ 1/2-1/3 ของเหล็กหล่อ และไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป็นอย่างยิ่ง ในขณะเดียวกัน หินแกรนิตมีเนื้อแข็ง โดยมีความแข็งแรงในการอัดสูงถึง 1,050-14,000 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร สามารถต้านทานแรงกระแทกและแรงสั่นสะเทือนจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มีฐานที่มั่นคงและมั่นคงสำหรับแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ แทบไม่มีแรงกดตกค้างอยู่ภายใน และจะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติเนื่องจากการปลดปล่อยแรง ทำให้มั่นใจได้ว่าแพลตฟอร์มจะมีความเสถียรของมิติจากแก่นแท้ของวัสดุ
ข้อมูลการทดลองยืนยันความแตกต่างของประสิทธิภาพ
เพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างของเสถียรภาพของมิติระหว่างหินแกรนิตและเหล็กหล่อในเชิงภาพ ทีมวิจัยได้ทำการทดลองพิเศษ โดยเลือกแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่สองแพลตฟอร์มของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีสเปกเดียวกัน ซึ่งทำจากหินแกรนิตและเหล็กหล่อตามลำดับ และทดสอบภายใต้สภาพแวดล้อมเดียวกัน การทดลองจำลองสถานการณ์การทำงานจริงของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม โดยการทำงานอุปกรณ์อย่างต่อเนื่อง สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงขนาดของแพลตฟอร์มในจุดเวลาต่างๆ ได้
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าหลังจากใช้งานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง เนื่องจากความร้อนที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์ อุณหภูมิพื้นผิวของแพลตฟอร์มวัสดุเหล็กหล่อเพิ่มขึ้นประมาณ 15℃ ส่งผลให้มิติทิศทางความยาวของแพลตฟอร์มเพิ่มขึ้น 0.03 มม. ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงขนาดของแพลตฟอร์มหินแกรนิตแทบจะเล็กน้อย และช่วงความผันผวนของขนาดน้อยกว่า 0.005 มม. หลังจากการทดสอบการบ่มในระยะยาว 1,000 ชั่วโมง เนื่องจากความเครียดภายในที่ปลดปล่อยออกมาและการสะสมของการเสียรูปเนื่องจากความร้อน ข้อผิดพลาดของความเรียบของแพลตฟอร์มเหล็กหล่อจึงขยายจาก 0.01 มม. เริ่มต้นเป็น 0.05 มม. ข้อผิดพลาดของความเรียบของแพลตฟอร์มหินแกรนิตจะคงอยู่ภายใน 0.015 มม. เสมอ และข้อได้เปรียบของความเสถียรของมิติก็ชัดเจน
ความสำเร็จอันโดดเด่นในการใช้งานจริง
ในการผลิตจริงของบริษัทผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง เคยมีการใช้งานแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ที่ทำจากเหล็กหล่อ เมื่อระยะเวลาการทำงานของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น ความแม่นยำของการเคลือบก็ลดลงเรื่อยๆ ส่งผลให้ความหนาของการเคลือบไม่สม่ำเสมอ แผ่นอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่มีความสม่ำเสมอต่ำ และอัตราผลิตภัณฑ์มีข้อบกพร่องสูงถึง 8% เพื่อแก้ปัญหานี้ บริษัทจึงได้เปลี่ยนแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์บางส่วนด้วยวัสดุหินแกรนิต
หลังจากเปลี่ยนใหม่แล้ว ความเสถียรของมิติของอุปกรณ์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ในรอบการผลิตหกเดือน เครื่องเคลือบที่ใช้แพลตฟอร์มหินแกรนิตจะรักษาความคลาดเคลื่อนของความหนาของการเคลือบให้อยู่ภายใน ±2μm เสมอ และอัตราผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องลดลงอย่างมากเหลือต่ำกว่า 3% ในขณะเดียวกัน เนื่องจากแพลตฟอร์มหินแกรนิตไม่จำเป็นต้องมีการปรับเทียบความแม่นยำและการบำรุงรักษาบ่อยครั้งเหมือนแพลตฟอร์มเหล็กหล่อ จึงช่วยให้บริษัทประหยัดต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์และเวลาหยุดทำงานจำนวนมากในแต่ละปี และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้มากกว่า 15%
โดยสรุป ในการใช้งานแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม หินแกรนิตมีคุณสมบัติที่โดดเด่นของวัสดุ มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเหล็กหล่ออย่างเห็นได้ชัดในแง่ของความเสถียรของขนาด ไม่ว่าจะจากมุมมองของธรรมชาติของวัสดุ ข้อมูลการทดลอง หรือผลการใช้งานจริง หินแกรนิตให้การรับประกันที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตกระบวนการเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความแม่นยำสูงและมีเสถียรภาพ ด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของข้อกำหนดด้านคุณภาพผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียม แพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ที่ทำจากหินแกรนิตจึงมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นตัวเลือกหลักในอุตสาหกรรม