1. Wat is een poederpersmachine in de batterij-industrie?
DepoederpersmachineHet is een onmisbaar kernvormingsapparaat in het onderzoeks- en productieproces van nieuwe energiebatterijen. De kernfunctie is het persen van het droge poeder van de positieve elektrode (zoals lithiumkobaltoxide, lithiumijzerfosfaat, enz.) of de negatieve elektrode (zoals natuurlijk grafiet, kunstmatig grafiet, silicium-koolstofcomposietmaterialen, enz.) tot vormvaste, dichtheidsgelijkmatige en structuurdichte elektrodepellets (het prototype van de elektrodeplaat). Het werkingsprincipe is in essentie een precisie-mechanisch apparaat dat de verplaatsing, vervorming en nauwe samenvoeging van poederdeeltjes realiseert door middel van een stapsgewijze drukactie van voorpersen - hoofdpersen - vasthouden, waardoor de nauwkeurige reconstructie van de microstructuur wordt voltooid. De operationele nauwkeurigheid bepaalt direct de basisprestaties van de elektrode.
Deze apparaten kunnen op basis van toepassingsscenario's duidelijk in twee hoofdcategorieën worden ingedeeld: laboratoriumonderzoeksmachines en industriële productiemachines. Laboratoriumonderzoeksmachines zijn meestal kleine, tafelachtige constructies met een compact formaat en flexibele bediening. Het belangrijkste voordeel is de zeer nauwkeurige regeling. Ze worden voornamelijk gebruikt voor het testen van de compressieprestaties van nieuwe elektrodematerialen, formuleoptimalisatie en de bereiding van kleine batches monsters. Het is een essentieel hulpmiddel voor wetenschappelijke onderzoeksinstellingen en R&D-afdelingen van bedrijven om nieuwe materialen en processen te onderzoeken. Industriële productiemachines zijn grootschalige, geautomatiseerde apparaten die de functies van invoer, persen, afvoer en detectie integreren. Ze hebben een hoge productiecapaciteit en stabiliteit en kunnen voldoen aan de productiebehoeften van bijvoorbeeld batterijen en energieopslagbatterijen. Ze vormen de kern van de productielijnen in batterijfabrieken. Daarnaast kunnen ze, afhankelijk van de druktoepassingsmethode, worden onderverdeeld in mechanische en hydraulische persmachines. De hydraulische variant wordt vaker gebruikt in situaties waar hoge precisie vereist is, vanwege de stabielere drukoutput en het bredere instelbereik.
2. Kernfunctie en effect
Optimaliseer direct de belangrijkste prestatie-indicatoren van de batterij:De compacte dichtheid is een belangrijke prestatieparameter van de elektrode, en de kernfunctie van depoederverdichtingsmachineHet doel is om deze indicator nauwkeurig te controleren. Door op een redelijke manier druk uit te oefenen, kan de interne porositeit van de elektrode worden verminderd, de pakdichtheid en het contactoppervlak van het actieve materiaal worden vergroot, wat leidt tot meerdere prestatieverbeteringen: Enerzijds kan het de energiedichtheid van de batterij aanzienlijk verhogen. Bijvoorbeeld, bij ternaire positieve elektrodematerialen kan elke toename van 0,2 g/cm³ in de pakdichtheid leiden tot een overeenkomstige toename van 8-10 Wh/kg in de energiedichtheid van de batterij, wat direct bijdraagt aan een grotere actieradius; anderzijds kan het de interne weerstand van de elektrode verlagen, de geleidingsefficiëntie van elektronen en ionen optimaliseren, waardoor het laden en ontladen van de batterij sneller verloopt, met minder energieverlies en een verbeterde stabiliteit van de laad- en ontlaadcycli.
Het waarborgen van de structurele integriteit en veiligheid van de elektrode:Ongeperste poedermaterialen zijn los en breekbaar en voldoen niet aan de mechanische sterkte-eisen voor de assemblage en het gebruik van batterijen. De poederpersmachine maakt gebruik van een drietraps vormingsproces. Eerst vindt een voorpersing plaats om lucht en overtollige openingen in het poeder te verwijderen, waardoor defecten zoals poriën en delaminatie na het vormen worden voorkomen; vervolgens wordt de hoofddruk uitgeoefend om de deeltjes stevig aan elkaar te laten hechten; ten slotte wordt door middel van een aanhoudproces de druk gelijkmatig verdeeld over alle delen van het gevormde onderdeel, waardoor de elektrodestructuur dicht, de dikte uniform en voldoende mechanisch sterk is. Dit zorgt ervoor dat het effectief bestand is tegen spanningen tijdens de assemblage, het laden en ontladen van de batterij, waardoor het risico op scheuren in de elektroden en het loslaten van poeder wordt verminderd. Hierdoor wordt de levensduur van de batterij verlengd en worden veiligheidsrisico's zoals kortsluiting beperkt.
Geschikt voor zowel R&D- als massaproductiescenario's, ter ondersteuning van de volledige ontwikkelingscyclus van de industrie:In het R&D-scenario kan de kleine tabletpers snel monsters met verschillende procesparameters produceren. Dit helpt R&D-personeel efficiënt de compressie-eigenschappen, vormeffecten en elektrochemische eigenschappen van nieuwe materialen te testen, waardoor de R&D-cyclus voor nieuwe materialen en processen aanzienlijk wordt verkort. De prestaties van de geproduceerde monsters zijn meer dan 10% beter dan bij de traditionele handmatige vormmethode, wat een sterke ondersteuning biedt voor technologische doorbraken. In het scenario voor massaproductie realiseert de volledig automatische tabletpers, in combinatie met mengapparatuur aan de voorzijde en elektrode-snijapparatuur aan de achterzijde, een continue en gestandaardiseerde productie van elektroden. Dit garandeert niet alleen de consistentie van de productkwaliteit bij grootschalige productie, maar verbetert ook de productie-efficiëntie aanzienlijk en verlaagt de productiekosten per eenheid. Daarmee vormt het de kerngarantie voor de grootschalige expansie van de batterij-industrie.
3. Selectiecriteria (gesorteerd op prioriteit op basis van de kernvereisten)
Nauwkeurige afstemming van gebruiksscenario's en productiecapaciteitsvereisten:Dit is de belangrijkste voorwaarde voor de keuze van een tabletpers. Als deze wordt gebruikt voor laboratoriumonderzoek of kleinschalige proefproductie, is een kleine, zeer nauwkeurige tabletpers geschikt.N tabletpers Dit moet als prioriteit worden geselecteerd. De belangrijkste parameters waarop de focus moet liggen, zijn onder andere de nauwkeurigheid van de krachtmeting (minimaal 0,5 schaal), de verplaatsingsresolutie (micrometerniveau, 0,04 μm en lager heeft de voorkeur) en de drukaanpassing.Het testbereik moet geschikt zijn voor het gangbare bereik van 5-50 kN in laboratoria, en het moet meerdere belastingsmodi ondersteunen (zoals constante druk, constante verplaatsing en gradiëntdruk), evenals automatische registratie en traceerbaarheid van testgegevens, waardoor onderzoekers de impact van verschillende procesparameters kunnen vergelijken en analyseren. Voor industriële massaproductie verdient een grote geautomatiseerde tabletpers de voorkeur. De belangrijkste indicatoren zijn de productiecapaciteit (passend bij het algehele ritme van de productielijn), de stabiliteit van de continue werking (hoe langer de storingsvrije werking, hoe beter), de efficiëntie van de matrijswisseling (30 minuten is wenselijk om de stilstandtijd van de productielijn te minimaliseren), en het moet ook een koppelingsinterface hebben met andere productieapparatuur en de integratie in een geautomatiseerde productielijn ondersteunen.
Kerntechnische parameters en materiaaleigenschappen die compatibel zijn:De eigenschappen van het elektrodemateriaal (zoals hardheid, deeltjesgrootte, vloeibaarheid, kleefkracht, enz.) bepalen direct de parametervereisten van de tabletpers. Het is noodzakelijk ervoor te zorgen dat de kernparameters van de apparatuur overeenkomen met de materiaaleigenschappen. Ten eerste, het drukbereik: De drukvereisten voor het persen van batterij-elektroden liggen doorgaans tussen 5 en 300 kN. Materialen met een hogere hardheid (zoals sommige ternaire materialen voor positieve elektroden) vereisen apparatuur met een hogere druklimiet; ten tweede, de persduur: Deze moet binnen een instelbaar bereik van 0,1 tot 0,5 seconden liggen, aangepast aan de vloeibaarheid van het materiaal om te voorkomen dat onvoldoende persdruk leidt tot een losse structuur of dat een te lange persduur de productie-efficiëntie beïnvloedt; daarnaast moeten ook de maatnauwkeurigheid van het geperste stuk (diktetolerantie, vlakheid) en de compatibiliteit van de matrijs (ondersteuning van elektroden van verschillende afmetingen en vormen) worden gecontroleerd volgens de productie- of testvereisten om ervoor te zorgen dat de beoogde compactiedichtheid en productspecificaties nauwkeurig kunnen worden bereikt.
Veiligheidsbescherming en intelligente besturingsmogelijkheden:Tijdens het gebruik van de tabletpers vinden mechanische handelingen onder hoge druk plaats. Veiligheidsbescherming is daarom een belangrijke factor. Het is raadzaam om apparatuur te kiezen die is uitgerust met dubbele veiligheidsvoorzieningen, waaronder een stevig stalen frame (om te voorkomen dat onderdelen wegvliegen bij defecten) en een transparant kijkvenster van organisch glas (voor realtime observatie van de bedrijfsstatus en ter bescherming). Daarnaast moet de apparatuur beschikken over veiligheidsfuncties zoals automatische overdrukbeveiliging en noodstop. Wanneer de systeemdruk de ingestelde drempel overschrijdt of er zich abnormale omstandigheden voordoen, kan de stroomtoevoer snel worden afgesloten om veiligheidsrisico's te beperken.
Voldoen aan de eisen van de industriële ontwikkeling en compatibiliteit op lange termijn:De technologie van nieuwe energiebatterijen ontwikkelt zich snel. Bij de keuze van een tabletpers moet rekening worden gehouden met zowel de huidige behoeften als de toekomstige upgrademogelijkheden. Enerzijds is het noodzakelijk om de toepassingsscenario's op eindniveau te combineren (zoals de vraag naar een hoge energiedichtheid in batterijvoedingen en de vereiste lange levensduur van energieopslagbatterijen), apparatuur te selecteren die compatibel is met verschillende poederformuleringen (zoals silicium-koolstof negatieve elektroden, ternaire positieve elektroden met een hoog nikkelgehalte en andere nieuwe materialen) en die flexibele procesparameters mogelijk maakt om te voorkomen dat de apparatuur incompatibel wordt door materiaal- of procesupgrades. Anderzijds is het nodig om rekening te houden met de gangbare technische normen en ontwikkelingstrends in de industrie en apparatuur te selecteren die upgrademogelijkheden biedt op het gebied van nauwkeurigheid, stabiliteit en automatiseringsniveau.
