Machine à poinçonner les disques Permet de produire efficacement des disques circulaires d'électrodes et de séparateurs de batteries, et est adapté à la recherche et au développement de diverses piles boutons. L'étude de sa précision, de sa compatibilité avec les matériaux et de sa facilité d'utilisation a permis de vérifier l'adaptabilité de cet équipement à des scénarios tels que la préparation d'échantillons en petits lots dans les laboratoires de batteries et le prétraitement d'échantillons par microscopie électronique en transmission (MET), fournissant ainsi des références techniques pour le choix d'équipements de traitement de précision dans le domaine de la recherche et du développement de batteries.
1. Introduction
Dans le processus de recherche et développement de nouveaux dispositifs de stockage d'énergie tels que les batteries lithium-ion et les batteries à semi-conducteurs, la précision dimensionnelle des électrodes et des séparateurs influence directement l'efficacité de l'assemblage, les performances électrochimiques et la sécurité des batteries. Grâce à leur structure compacte, leur faible consommation d'échantillons et la facilité de leurs tests, les piles boutons sont devenues un outil essentiel pour évaluer les performances des matériaux et étudier les réactions d'interface. Cependant, l'usinage des disques circulaires des électrodes et des séparateurs pour piles boutons exige de respecter les exigences techniques suivantes : absence de bavures, absence de bosses et grande constance dimensionnelle. Les méthodes traditionnelles, telles que la découpe au ciseau et l'emboutissage, sont susceptibles d'endommager les bords des matériaux et d'entraîner des écarts dimensionnels excessifs, ce qui peut entraîner des problèmes tels que les courts-circuits et la perte de capacité des batteries.
2. Conception structurelle et avantages techniques des poinçonneuses de précision
2.1 Conception structurelle de base
La conception structurelle depoinçonneuses de précisionLa machine repose sur trois exigences fondamentales : précision, portabilité et durabilité. Elle adopte des glissières à billes de haute qualité au lieu des glissières coulissantes traditionnelles, ce qui réduit les déviations latérales lors du poinçonnage, minimise l'erreur de coaxialité entre le poinçon et la matrice et garantit ainsi la cohérence dimensionnelle des disques circulaires poinçonnés. Parallèlement, la fluidité des glissières réduit la résistance à la manipulation, améliore la stabilité du poinçonnage et évite le plissement du matériau ou l'endommagement des bords dû à une application inégale de la force.
Le corps est fabriqué à partir de matériaux entièrement anticorrosion, offrant une protection permanente contre la rouille. Les électrolytes et les réactifs de nettoyage couramment utilisés dans les laboratoires de batteries sont susceptibles de corroder les équipements métalliques. Cependant, le corps anticorrosion peut empêcher le desserrage structurel et la dégradation de la précision dus à la corrosion chimique, prolonger sa durée de vie et garantir que les échantillons traités ne soient pas contaminés par les impuretés de rouille provenant du corps.
L'équipement est équipé d'une interface de matrice standardisée, permettant le remplacement rapide de matrices personnalisées dans une certaine plage. Le positionnement de la matrice et du poinçon adopte une conception à emmanchement. Aucun étalonnage supplémentaire n'est requis lors du remplacement de la matrice, et le passage du poinçonnage par électrode au poinçonnage par séparateur s'effectue rapidement, répondant ainsi à la demande de préparation rapide d'échantillons multi-spécifications en laboratoire.
2.2 Analyse des avantages techniques
Comparés aux équipements traditionnels d'usinage de disques de batterie, les poinçonneuses de précision présentent des avantages techniques considérables. Grâce à leur haute précision d'usinage, les bords des disques circulaires poinçonnés sont exempts de bavures et de bosses, et les tolérances dimensionnelles sont maîtrisées dans une plage étroite. Pour les électrodes de batterie, les bavures sur les bords risquent de percer le séparateur et de provoquer des courts-circuits. Une tolérance dimensionnelle excessive affecte le mouillage de l'électrolyte. La haute précision de cet équipement permet d'éviter efficacement ces risques.
En termes de compatibilité des matériaux, l'équipement s'adapte aux feuilles métalliques fines et aux séparateurs de différentes épaisseurs. Les exigences en matière d'épaisseur des matériaux varient considérablement selon les systèmes de batteries, et la large plage d'adaptation d'épaisseur de cet équipement permet de couvrir les besoins de traitement des systèmes de batteries classiques.
Cet équipement, compact et léger, fait partie des équipements de laboratoire miniaturisés. Il peut être placé en boîte à gants pour fonctionner via une chambre de transition d'un diamètre spécifique. Dans la recherche et le développement de batteries, certains matériaux sensibles doivent être traités sous atmosphère de gaz inerte. L'adaptabilité de l'équipement en boîte à gants permet le traitement in situ de matériaux sensibles, garantissant ainsi la stabilité chimique des échantillons.
De plus, l'équipement fonctionne en mode de pressage manuel, sans alimentation externe ni air comprimé, et son fonctionnement est simple. Même les chercheurs sans expérience professionnelle en matière d'utilisation d'équipements peuvent le maîtriser parfaitement après une courte formation. Sa structure compacte permet une installation directe dans des espaces restreints tels que les hottes de laboratoire et les plateformes de manipulation de boîtes à gants, sans occuper d'espace supplémentaire.
3.Scénarios d'application des perforateurs de précision dans la recherche et le développement de batteries
3.1 Préparation standardisée des piles boutons
La structure d'une pile bouton se compose d'un boîtier d'électrode négative, d'une électrode négative, d'un séparateur, d'une électrode positive, d'une cale et d'un boîtier d'électrode positive. Les différents modèles de piles boutons ont des exigences précises quant à la taille des électrodes et des séparateurs. Les disques d'électrode usinés par la poinçonneuse de précision permettent de former un espace d'assemblage raisonnable avec les boîtiers d'électrode positive et négative de différents modèles, ce qui non seulement évite le contact direct entre l'électrode et le boîtier, mais garantit également un mouillage complet du matériau de l'électrode par l'électrolyte. De plus, les disques séparateurs usinés recouvrent entièrement les électrodes positive et négative, bloquant ainsi efficacement la conduction électronique entre elles et prévenant ainsi les courts-circuits.
3.2 Évaluation des performances des matériaux de la batterie
Dans la recherche et le développement de matériaux pour batteries, les tests de performance électrochimique des matériaux doivent être basés sur des électrodes de tailles constantes. Dans le cas contraire, il est difficile de déterminer si la différence de performance est due au matériau lui-même ou à des erreurs de fabrication. La haute précision de la poinçonneuse permet un contrôle précis de la charge en matériau actif. La charge en matériau actif de l'électrode est liée à sa surface. Les disques circulaires des électrodes usinés par l'équipement présentent un faible écart dimensionnel, correspondant à un faible écart de surface. L'erreur de calcul de charge peut être maîtrisée dans une plage limitée, bien inférieure à celle de la méthode de découpe traditionnelle, garantissant ainsi la précision du calcul de la capacité spécifique du matériau.
Dans l'étude comparative des performances des séparateurs, ces performances, telles que la perméabilité à l'air et la résistance mécanique, doivent être évaluées indirectement par des tests sur pile bouton. La régularité dimensionnelle du séparateur affecte directement la répétabilité des résultats. Les disques circulaires du séparateur usinés par le poinçon de précision garantissent la cohérence de la surface et de l'état des bords du séparateur à chaque test, améliorant ainsi la comparabilité des données expérimentales.
4. Précautions d'utilisation et suggestions d'entretien de l'équipement
4.1 Précautions d'emploi
Lors de l'utilisation de l'équipement, l'épaisseur du matériau doit être strictement contrôlée et la plage d'épaisseur de perforation spécifiée par l'équipement doit être respectée. Pour les feuilles métalliques dépassant la limite d'épaisseur, la perforation forcée peut entraîner une déformation du poinçon et endommager la matrice. Pour les séparateurs trop fins, une fine couche de papier doit être placée sous le matériau afin d'éviter que le séparateur ne colle au poinçon après la perforation.
Lors de l'utilisation de l'équipement dans la boîte à gants, il convient de l'introduire lentement par la chambre de transition afin d'éviter toute déviation des glissières causée par une collision avec la paroi intérieure. Par ailleurs, l'atmosphère de gaz inerte à l'intérieur de la boîte à gants peut réduire la lubrification des glissières. Une légère quantité de graisse sous vide peut être appliquée régulièrement sur les glissières pour les maintenir lisses.
Après chaque utilisation, essuyez la surface de la matrice avec un chiffon imbibé d'éthanol pour éliminer les résidus d'électrodes ou les débris de séparateur, afin d'éviter toute perte de précision de poinçonnage due à l'accumulation de débris. Si la matrice n'est pas utilisée pendant une longue période, rangez-la dans un endroit sec pour éviter la rouille et la contamination par la poussière.
4.2 Suggestions d'entretien
Il est recommandé d'étalonner la précision de l'équipement tous les six mois. Des cales étalons standard sont utilisées pour mesurer la taille réelle du poinçon. Si l'écart dimensionnel dépasse la plage spécifiée, la goupille de positionnement entre le poinçon et la matrice doit être ajustée ou le fabricant doit être contacté pour un étalonnage professionnel.
La surface des rails coulissants doit être nettoyée de la poussière et des impuretés tous les mois, et une petite quantité d'huile lubrifiante spéciale pour rails coulissants doit être appliquée pour éviter l'usure causée par la sécheresse des rails coulissants ; si les rails coulissants sont bloqués, l'utilisation doit être immédiatement arrêtée et vérifier s'il y a des corps étrangers coincés ou si les rails coulissants sont déformés.
Le poinçon et la matrice de l'équipement sont des pièces d'usure. Après une utilisation prolongée, le tranchant peut s'user, entraînant des bavures sur le bord du disque circulaire perforé. Il est recommandé de remplacer le poinçon et la matrice régulièrement, en fonction du nombre de poinçonnages, afin de garantir la précision de l'usinage.
