1. Máy ép bột trong lĩnh vực sản xuất pin là gì?
Cáimáy ép bộtĐây là thiết bị tạo hình lõi không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu và sản xuất pin năng lượng mới. Chức năng cốt lõi của nó là ép bột khô của điện cực dương (như lithium cobalt oxide, lithium iron phosphate, v.v.) hoặc điện cực âm (như than chì tự nhiên, than chì nhân tạo, vật liệu composite silicon-carbon, v.v.) thành các viên điện cực có hình dạng đều đặn, mật độ đồng nhất và cấu trúc dày đặc (nguyên mẫu của tấm điện cực). Về nguyên lý hoạt động, về cơ bản nó là một thiết bị cơ khí chính xác thực hiện sự dịch chuyển, biến dạng và kết hợp chặt chẽ các hạt bột thông qua tác động ép từng bước (ép sơ bộ - ép chính - giữ áp suất), hoàn thành việc tái tạo chính xác cấu trúc vi mô. Độ chính xác hoạt động của nó quyết định trực tiếp hiệu suất cơ bản của điện cực.
Các thiết bị này có thể được phân loại rõ ràng thành hai loại chính dựa trên kịch bản ứng dụng: loại nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và loại sản xuất công nghiệp. Máy ép loại nghiên cứu trong phòng thí nghiệm chủ yếu là các cấu trúc nhỏ dạng bàn, có kích thước nhỏ và vận hành linh hoạt. Ưu điểm cốt lõi nằm ở khả năng điều khiển chính xác cao, chủ yếu được sử dụng để kiểm tra hiệu suất nén của vật liệu điện cực mới, tối ưu hóa công thức và chuẩn bị mẫu theo lô nhỏ, và là công cụ quan trọng cho các viện nghiên cứu khoa học và các bộ phận R&D của doanh nghiệp để khám phá các vật liệu và quy trình mới; máy ép loại sản xuất công nghiệp là thiết bị tự động quy mô lớn, tích hợp các chức năng cấp liệu, ép, lấy mẫu và kiểm tra, với năng suất cao và độ ổn định cao, có khả năng đáp ứng nhu cầu sản xuất nguồn điện pin, pin lưu trữ năng lượng, v.v., và là thành phần cốt lõi của dây chuyền sản xuất nhà máy pin. Ngoài ra, theo phương pháp ứng dụng áp suất, nó có thể được chia thành máy ép cơ khí và máy ép thủy lực. Trong đó, loại thủy lực được sử dụng rộng rãi hơn trong các kịch bản yêu cầu độ chính xác cao do đầu ra áp suất ổn định hơn và phạm vi điều chỉnh rộng hơn.
2. Chức năng và tác dụng cốt lõi
Tối ưu hóa trực tiếp các chỉ số hiệu năng cốt lõi của pin:Mật độ nén chặt là một thông số hiệu suất quan trọng của điện cực và là chức năng cốt lõi của nó.máy nén bộtMục đích là để kiểm soát chính xác chỉ số này. Bằng cách tác dụng áp lực hợp lý, độ xốp bên trong của điện cực có thể được giảm bớt, mật độ đóng gói và diện tích tiếp xúc của vật liệu hoạt tính có thể được tăng lên, từ đó mang lại nhiều cải tiến về hiệu suất: Một mặt, nó có thể làm tăng đáng kể mật độ năng lượng của pin. Ví dụ, đối với vật liệu điện cực dương ba thành phần, cứ tăng 0,2g/cm³ mật độ nén có thể dẫn đến sự tăng tương ứng 8-10Wh/kg mật độ năng lượng của pin, trực tiếp góp phần cải thiện phạm vi hoạt động của pin; mặt khác, nó có thể giảm điện trở trong của điện cực, tối ưu hóa hiệu suất dẫn điện của electron và ion, giúp pin sạc và xả nhanh hơn, ít tổn thất năng lượng hơn và cải thiện độ ổn định của chu kỳ sạc và xả.
Đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc và độ an toàn của điện cực:Vật liệu bột chưa ép thường tơi xốp và dễ vỡ, không đáp ứng được yêu cầu về độ bền cơ học cho việc lắp ráp và sử dụng pin. Máy ép bột sử dụng quy trình tạo hình ba giai đoạn. Đầu tiên, máy thực hiện ép sơ bộ để loại bỏ không khí và các khoảng trống thừa trong bột, tránh các khuyết tật như lỗ rỗng và bong tróc sau khi tạo hình; sau đó, máy tác dụng lực ép chính để các hạt bám chặt vào nhau; cuối cùng, thông qua quá trình giữ áp suất, áp suất được truyền đều đến tất cả các bộ phận của sản phẩm được tạo hình, đảm bảo cấu trúc điện cực đặc chắc, độ dày đồng đều và có đủ độ bền cơ học, có thể chống lại hiệu quả các tác động ứng suất trong quá trình lắp ráp pin, chu kỳ sạc và xả, giảm nguy cơ nứt điện cực và bong tróc bột, từ đó kéo dài tuổi thọ chu kỳ của pin và giảm các nguy cơ an toàn như đoản mạch.
Thích hợp cho cả nghiên cứu và phát triển cũng như sản xuất hàng loạt, hỗ trợ toàn bộ chu trình phát triển của ngành công nghiệp:Trong kịch bản nghiên cứu và phát triển, máy ép viên nén cỡ nhỏ có thể nhanh chóng chuẩn bị các mẫu với các thông số quy trình khác nhau, giúp nhân viên nghiên cứu và phát triển kiểm tra hiệu quả đặc tính nén, hiệu ứng tạo hình và tính chất điện hóa của vật liệu mới, rút ngắn đáng kể chu kỳ nghiên cứu và phát triển vật liệu và quy trình mới. Hiệu suất của các mẫu được chuẩn bị bằng máy này được cải thiện hơn 10% so với phương pháp tạo hình thủ công truyền thống, hỗ trợ mạnh mẽ cho các đột phá công nghệ; Trong kịch bản sản xuất hàng loạt, máy ép viên nén hoàn toàn tự động, thông qua liên kết với thiết bị trộn ở đầu vào và thiết bị cắt điện cực ở cuối ra, thực hiện sản xuất điện cực liên tục và tiêu chuẩn hóa. Điều này không chỉ đảm bảo tính nhất quán về chất lượng sản phẩm trong sản xuất quy mô lớn mà còn cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất và giảm chi phí sản xuất trên mỗi đơn vị sản phẩm, là sự đảm bảo cốt lõi cho sự mở rộng của ngành công nghiệp pin trên quy mô lớn.
3. Tiêu chí lựa chọn (Sắp xếp theo mức độ ưu tiên dựa trên các yêu cầu cốt lõi)
Phù hợp chính xác giữa các kịch bản sử dụng và yêu cầu về năng lực sản xuất:Đây là điều kiện tiên quyết hàng đầu khi lựa chọn máy ép viên nén. Nếu được sử dụng cho nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hoặc sản xuất thử nghiệm quy mô nhỏ, thì cần một máy ép viên nén kích thước nhỏ, độ chính xác cao.N máy ép viên nén Nên được ưu tiên lựa chọn. Các thông số cốt lõi cần tập trung vào bao gồm độ chính xác đo lực (yêu cầu ít nhất cấp độ 0,5), độ phân giải dịch chuyển (mức micromet, 0,04 μm trở xuống là lý tưởng), điều chỉnh áp suất.Máy ép viên tự động cần có phạm vi tải trọng phù hợp (thường dùng trong phòng thí nghiệm là 5-50 kN), hỗ trợ nhiều chế độ tải (như áp suất không đổi, dịch chuyển không đổi và áp suất thay đổi) cũng như ghi nhận và truy xuất nguồn gốc dữ liệu thử nghiệm tự động, giúp các nhà nghiên cứu so sánh và phân tích tác động của các thông số quy trình khác nhau; nếu sử dụng cho sản xuất hàng loạt công nghiệp, cần ưu tiên xem xét máy ép viên tự động cỡ lớn. Các chỉ số cốt lõi bao gồm năng lực sản xuất (phù hợp với nhịp độ tổng thể của dây chuyền sản xuất), độ ổn định hoạt động liên tục (thời gian hoạt động không lỗi càng lâu càng tốt), hiệu quả thay khuôn (ưu tiên 30 phút, giảm thời gian ngừng hoạt động của dây chuyền sản xuất), và cần có giao diện kết nối với các thiết bị sản xuất khác, hỗ trợ tích hợp dây chuyền sản xuất tự động.
Các thông số kỹ thuật cốt lõi và khả năng tương thích đặc tính vật liệu:Các đặc tính của vật liệu điện cực (như độ cứng, kích thước hạt, độ chảy, độ bám dính, v.v.) quyết định trực tiếp các yêu cầu thông số của máy ép viên. Cần đảm bảo các thông số cốt lõi của thiết bị phù hợp với đặc tính vật liệu. Thứ nhất, phạm vi áp suất: Yêu cầu áp suất để ép điện cực pin thường nằm trong khoảng từ 5 đến 300 kN. Các vật liệu có độ cứng cao hơn (như một số vật liệu điện cực dương ba thành phần) yêu cầu thiết bị có giới hạn áp suất cao hơn; thứ hai, thời gian giữ áp suất: Cần nằm trong phạm vi điều chỉnh từ 0,1 đến 0,5 giây, điều chỉnh theo độ chảy của vật liệu để tránh áp suất giữ không đủ dẫn đến cấu trúc lỏng lẻo hoặc thời gian giữ quá lâu ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất; ngoài ra, độ chính xác về kích thước của sản phẩm ép (dung sai độ dày, độ phẳng) và khả năng tương thích của khuôn (hỗ trợ các điện cực có kích thước và hình dạng khác nhau) cũng cần được xác nhận theo yêu cầu sản xuất hoặc thử nghiệm để đảm bảo đạt được mật độ nén mục tiêu và thông số kỹ thuật sản phẩm một cách chính xác.
Khả năng bảo vệ an toàn và điều khiển thông minh:Trong quá trình vận hành máy ép viên nén, có các tác động cơ học dưới áp suất cao. Bảo vệ an toàn là một yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Nên lựa chọn thiết bị được trang bị hệ thống bảo vệ an toàn kép, bao gồm khung bảo vệ bằng thép tấm cứng cáp (để ngăn các bộ phận văng ra do sự cố thiết bị) và cửa sổ quan sát bằng kính hữu cơ trong suốt (để dễ dàng quan sát trạng thái hoạt động theo thời gian thực và cũng để bảo vệ), đồng thời phải có các chức năng an toàn như tự động xả áp suất trong trường hợp quá áp và tắt máy khẩn cấp. Khi áp suất hệ thống vượt quá ngưỡng quy định hoặc xảy ra các điều kiện bất thường, nó có thể nhanh chóng ngắt nguồn điện để giảm thiểu rủi ro an toàn.
Đáp ứng nhu cầu phát triển ngành và tính tương thích lâu dài:Công nghệ pin năng lượng mới đang phát triển nhanh chóng. Khi lựa chọn máy ép viên nén, cần phải xem xét cả nhu cầu hiện tại và tiềm năng nâng cấp trong tương lai. Một mặt, cần phải kết hợp các kịch bản ứng dụng ở cấp độ cuối cùng (chẳng hạn như nhu cầu về mật độ năng lượng cao trong nguồn cung cấp điện bằng pin và yêu cầu về tuổi thọ chu kỳ dài trong pin lưu trữ năng lượng), lựa chọn thiết bị tương thích với các công thức bột khác nhau (chẳng hạn như điện cực âm silicon-carbon, điện cực dương tam phân niken cao và các vật liệu mới khác), và có thể điều chỉnh linh hoạt các thông số quy trình để tránh tình trạng thiết bị không tương thích do nâng cấp vật liệu hoặc quy trình. Mặt khác, cần phải tham khảo các tiêu chuẩn kỹ thuật chính và xu hướng phát triển trong ngành, lựa chọn thiết bị có tiềm năng nâng cấp về độ chính xác, độ ổn định và mức độ tự động hóa.
