การวิเคราะห์เชิงประจักษ์เกี่ยวกับการปรับปรุงเสถียรภาพเชิงมิติของหินแกรนิตเมื่อเทียบกับเหล็กหล่อในแท่นควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม

ในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน กระบวนการเคลือบผิวถือเป็นขั้นตอนสำคัญที่มีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ความเสถียรของแท่นควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบผิวแบตเตอรี่ลิเธียมมีบทบาทสำคัญต่อความแม่นยำในการเคลือบผิว หินแกรนิตและเหล็กหล่อเป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปสำหรับทำแท่นควบคุมการเคลื่อนที่ และความแตกต่างในด้านความเสถียรของขนาดวัสดุทั้งสองชนิดนี้ได้รับความสนใจอย่างมาก บทความนี้จะวิเคราะห์อย่างละเอียดถึงการปรับปรุงความเสถียรของขนาดวัสดุของหินแกรนิตเมื่อเทียบกับเหล็กหล่อบนแท่นควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบผิวแบตเตอรี่ลิเธียม โดยพิจารณาจากคุณสมบัติของวัสดุ ข้อมูลจากการทดลอง และกรณีการใช้งานจริง
คุณสมบัติของวัสดุเป็นตัวกำหนดพื้นฐานของความเสถียร
เหล็กหล่อเป็นวัสดุอุตสาหกรรมดั้งเดิมที่เคยใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการหล่อที่ดีเยี่ยมและต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม วัสดุเหล็กหล่อมีข้อบกพร่องโดยธรรมชาติ โครงสร้างภายในประกอบด้วยกราไฟต์เกล็ดจำนวนมาก ซึ่งเทียบเท่ากับรอยแตกภายในและจะลดความแข็งแกร่งโดยรวมของวัสดุ ในขณะเดียวกัน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของเหล็กหล่อค่อนข้างสูง ประมาณ 10-12 ×10⁻⁶/℃ ภายใต้ความร้อนสะสมที่เกิดจากการใช้งานเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นเวลานาน เหล็กหล่อจึงมีแนวโน้มที่จะเสียรูปทางความร้อน นอกจากนี้ ยังมีความเค้นจากการหล่ออยู่ภายในเหล็กหล่อ เมื่อเวลาผ่านไป การคลายความเค้นจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในขนาดของแพลตฟอร์ม ส่งผลต่อความแม่นยำในการเคลือบ

หินแกรนิตเป็นวัสดุธรรมชาติที่เกิดขึ้นจากกระบวนการทางธรณีวิทยาเป็นเวลานับร้อยล้านปี โครงสร้างผลึกภายในมีความหนาแน่นและสม่ำเสมอ และมีความเสถียรสูงโดยธรรมชาติ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของหินแกรนิตอยู่ที่เพียง 0.5-8×10⁻⁶/℃ ซึ่งน้อยกว่าเหล็กหล่อถึง 1/2-1/3 และมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิน้อยมาก ในขณะเดียวกัน หินแกรนิตมีเนื้อแข็ง มีความแข็งแรงในการรับแรงอัดสูงถึง 1,050-14,000 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร สามารถต้านทานแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ให้ฐานที่มั่นคงและแข็งแรงสำหรับแพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ แทบไม่มีความเครียดตกค้างภายใน และจะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดเนื่องจากการคลายความเครียด ทำให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรของขนาดของแพลตฟอร์มจากคุณสมบัติของวัสดุเอง
ข้อมูลจากการทดลองยืนยันความแตกต่างของประสิทธิภาพ
เพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างของความคงตัวทางมิติระหว่างหินแกรนิตและเหล็กหล่อ ทีมวิจัยได้ทำการทดลองพิเศษ โดยเลือกแท่นควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมสองแท่นที่มีสเปคเดียวกัน ซึ่งทำจากหินแกรนิตและเหล็กหล่อตามลำดับ และทดสอบภายใต้สภาพแวดล้อมเดียวกัน การทดลองจำลองสถานการณ์การทำงานจริงของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม โดยการเดินเครื่องอย่างต่อเนื่อง และตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงขนาดของแท่นที่จุดเวลาต่างๆ
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า หลังจากใช้งานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง ความร้อนที่เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์ทำให้พื้นผิวของแท่นเหล็กหล่อมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นประมาณ 15℃ ส่งผลให้ขนาดตามแนวยาวของแท่นเพิ่มขึ้น 0.03 มม. ในขณะเดียวกัน ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงขนาดของแท่นหินแกรนิตนั้นน้อยมาก และช่วงการเปลี่ยนแปลงขนาดน้อยกว่า 0.005 มม. หลังจากทดสอบการเสื่อมสภาพระยะยาว 1000 ชั่วโมง เนื่องจากการคลายตัวของความเครียดภายในและการสะสมของการเสียรูปจากความร้อน ความคลาดเคลื่อนของความเรียบของแท่นเหล็กหล่อจึงขยายจาก 0.01 มม. ในตอนเริ่มต้นเป็น 0.05 มม. ส่วนความคลาดเคลื่อนของความเรียบของแท่นหินแกรนิตนั้นคงที่ภายใน 0.015 มม. ซึ่งแสดงให้เห็นถึงข้อดีในด้านความเสถียรของขนาดอย่างชัดเจน
ความสำเร็จที่โดดเด่นในการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ
ในกระบวนการผลิตจริงของโรงงานผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง เคยมีการใช้แท่นควบคุมการเคลื่อนที่ที่ทำจากเหล็กหล่อ เมื่อระยะเวลาการใช้งานของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น ความแม่นยำในการเคลือบผิวก็ค่อยๆ ลดลง ส่งผลให้ความหนาของชั้นเคลือบไม่สม่ำเสมอ ความสม่ำเสมอของแผ่นอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ต่ำ และอัตราสินค้าชำรุดสูงถึง 8% เพื่อแก้ปัญหานี้ ทางโรงงานจึงได้เปลี่ยนแท่นควบคุมการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์บางส่วนเป็นวัสดุหินแกรนิต
หลังจากเปลี่ยนมาใช้แท่นหินแกรนิตแล้ว ความเสถียรของขนาดของอุปกรณ์ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ในระหว่างรอบการผลิตหกเดือน เครื่องเคลือบที่ใช้แท่นหินแกรนิตสามารถรักษาความคลาดเคลื่อนของความหนาในการเคลือบให้อยู่ภายใน ±2 ไมโครเมตรเสมอ และอัตราผลิตภัณฑ์ที่ชำรุดลดลงอย่างมากเหลือต่ำกว่า 3% ในขณะเดียวกัน เนื่องจากแท่นหินแกรนิตไม่จำเป็นต้องมีการปรับเทียบความแม่นยำและการบำรุงรักษาบ่อยเท่ากับแท่นเหล็กหล่อ จึงช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอุปกรณ์และเวลาหยุดทำงานให้กับองค์กรได้เป็นจำนวนมากในแต่ละปี และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้มากกว่า 15%
โดยสรุปแล้ว ในการประยุกต์ใช้แพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียม หินแกรนิตซึ่งมีคุณสมบัติทางวัสดุที่โดดเด่นนั้น มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเหล็กหล่ออย่างมากในแง่ของความเสถียรของขนาด ไม่ว่าจะเป็นจากมุมมองของธรรมชาติของวัสดุ ข้อมูลจากการทดลอง หรือผลการใช้งานจริง หินแกรนิตก็เป็นหลักประกันที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตกระบวนการเคลือบแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความแม่นยำสูงและเสถียร ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของข้อกำหนดด้านคุณภาพของผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียม แพลตฟอร์มควบคุมการเคลื่อนที่ที่ทำจากหินแกรนิตจึงมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นตัวเลือกหลักในอุตสาหกรรมนี้