En el proceso de producción de baterías de iones de litio, el recubrimiento, como elemento clave, afecta directamente el rendimiento y la seguridad de las baterías. La estabilidad de la plataforma de control de movimiento de la máquina de recubrimiento de baterías de litio es crucial para la precisión del recubrimiento. El granito y el hierro fundido, materiales de plataforma comúnmente utilizados, han generado gran interés por su diferencia en estabilidad dimensional. Este artículo analizará en profundidad la mejora significativa de la estabilidad dimensional del granito en comparación con el hierro fundido en la plataforma de control de movimiento de las máquinas de recubrimiento de baterías de litio, a través de las propiedades del material, datos experimentales y casos prácticos.
Las propiedades del material determinan la base de la estabilidad.
El hierro fundido, como material industrial tradicional, se utilizó ampliamente en el campo de las plataformas de control de movimiento debido a su excelente rendimiento de fundición y sus ventajas en cuanto a costo. Sin embargo, los materiales de hierro fundido presentan defectos inherentes. Su estructura interna contiene una gran cantidad de grafito en escamas, lo que produce grietas internas y reduce la rigidez general del material. Además, su coeficiente de expansión térmica es relativamente alto, de aproximadamente 10-12 × 10⁻⁶/℃. Debido a la acumulación de calor generada por el funcionamiento prolongado del recubrimiento de baterías de litio, es propenso a la deformación térmica. Además, el hierro fundido presenta tensiones de fundición. Con el tiempo, la liberación de estas tensiones provocará cambios irreversibles en el tamaño de la plataforma, lo que afectará la precisión del recubrimiento.
El granito es un material natural formado mediante procesos geológicos a lo largo de cientos de millones de años. Su estructura cristalina interna es densa y uniforme, y posee una alta estabilidad inherente. Su coeficiente de expansión lineal es de tan solo 0,5-8×10⁻⁶/℃, que representa entre la mitad y un tercio del del hierro fundido, y es extremadamente insensible a los cambios de temperatura. Además, el granito presenta una textura dura, con una resistencia a la compresión de hasta 1050-14 000 kilogramos por centímetro cuadrado. Resiste eficazmente impactos y vibraciones de fuerzas externas, proporcionando una base sólida y estable para la plataforma de control de movimiento. Prácticamente no presenta tensiones residuales en su interior y no causa cambios dimensionales debido a la liberación de tensiones, lo que garantiza la estabilidad dimensional de la plataforma desde la esencia del material.
Los datos experimentales verifican las diferencias de rendimiento
Para comparar visualmente las diferencias de estabilidad dimensional entre el granito y el hierro fundido, el equipo de investigación realizó un experimento especial. Se seleccionaron dos plataformas de control de movimiento de la máquina de recubrimiento de baterías de litio con las mismas especificaciones, fabricadas en granito y hierro fundido respectivamente, y se probaron en las mismas condiciones ambientales. El experimento simuló el funcionamiento real de la máquina de recubrimiento de baterías de litio. Mediante el funcionamiento continuo del equipo, se monitorizaron los cambios de tamaño de la plataforma en diferentes momentos.
Los resultados experimentales muestran que, tras 24 horas de funcionamiento continuo, debido al calor generado por el equipo, la temperatura superficial de la plataforma de hierro fundido aumentó aproximadamente 15 °C, lo que resultó en un aumento de 0,03 mm en su dimensión longitudinal. En las mismas condiciones, la variación de tamaño de la plataforma de granito es prácticamente insignificante, con un rango de fluctuación inferior a 0,005 mm. Tras 1000 horas de pruebas de envejecimiento a largo plazo, debido a la liberación de tensiones internas y la acumulación de deformación térmica, el error de planitud de la plataforma de hierro fundido aumentó de los 0,01 mm iniciales a 0,05 mm. El error de planitud de la plataforma de granito se mantuvo siempre dentro de los 0,015 mm, lo que se traduce en una clara ventaja en términos de estabilidad dimensional.
Logros notables en aplicaciones prácticas
En la producción de una gran empresa de fabricación de baterías de litio, se utilizaban plataformas de control de movimiento de hierro fundido. A medida que aumentaba el tiempo de funcionamiento del equipo, la precisión del recubrimiento disminuía gradualmente, lo que resultaba en un espesor de recubrimiento irregular, una mala consistencia de las láminas de electrodos de la batería y una tasa de productos defectuosos de hasta el 8 %. Para solucionar este problema, la empresa sustituyó las plataformas de control de movimiento de algunos equipos por materiales de granito.
Tras la sustitución, la estabilidad dimensional del equipo mejoró significativamente. Durante un ciclo de producción de seis meses, la máquina de recubrimiento con plataforma de granito mantuvo siempre un error de espesor de recubrimiento de ±2 μm, y la tasa de productos defectuosos se redujo significativamente a menos del 3 %. Además, dado que las plataformas de granito no requieren una calibración y un mantenimiento de precisión tan frecuentes como las de hierro fundido, ahorran a las empresas una cantidad considerable de costes de mantenimiento y tiempo de inactividad cada año, y aumentan la eficiencia de la producción en más del 15 %.
En conclusión, en la aplicación de la plataforma de control de movimiento en máquinas de recubrimiento de baterías de litio, el granito, con sus excelentes propiedades, supera significativamente al hierro fundido en términos de estabilidad dimensional. Ya sea por la naturaleza del material, los datos experimentales o los efectos prácticos, el granito ofrece una garantía fiable para la producción estable y de alta precisión en los procesos de recubrimiento de baterías de litio. Con la mejora continua de los requisitos de calidad de los productos en la industria de las baterías de litio, las plataformas de control de movimiento de granito se convertirán en la opción preferida del sector.
Hora de publicación: 22 de mayo de 2025