Il controllo dell'uniformità del rivestimento delle batterie al litio coinvolge molteplici fattori che riguardano vari aspetti quali personale, macchinari, materiali, metodi e ambiente. Tuttavia, i fattori fondamentali sono direttamente correlati alle condizioni del processo di rivestimento, inclusi il substrato di rivestimento, l'adesivo, il rullo di rivestimento in acciaio/rullo in gomma e la macchina di laminazione.
1. Substrato di rivestimento: i fattori chiave sono il tipo di materiale, le proprietà della superficie, lo spessore e la sua uniformità.
2. Adesivo: le considerazioni principali sono la viscosità di lavoro, l'affinità e l'adesione alla superficie del substrato.
3. Rullo in acciaio di rivestimento: in quanto vettore diretto dell'adesivo e punto di riferimento di supporto per il substrato di rivestimento e il rullo di gomma, è il nucleo dell'intero meccanismo di rivestimento. Fattori come la tolleranza geometrica, la rigidità, la qualità dell'equilibrio dinamico e statico, la qualità della superficie, l'uniformità della temperatura e la deformazione termica influiscono sull'uniformità del rivestimento.
4. Rullo di gomma di rivestimento: il rullo di gomma è una variabile essenziale per la qualità del rivestimento. Anche il materiale (ad esempio, la durabilità dello strato di gomma), la durezza, la tolleranza geometrica, la rigidità, la qualità dell'equilibrio dinamico e statico, la qualità della superficie e la deformazione termica influenzano l'uniformità del rivestimento.
5. Macchina di laminazione: funge da piattaforma fondamentale per il rivestimento. Oltre alla precisione e alla sensibilità del meccanismo di pressatura del rullo in acciaio di rivestimento e del rullo in gomma, comprende anche la velocità operativa di progetto e la stabilità complessiva della macchina.
I fattori che influenzano l'uniformità del rivestimento differiscono nelle direzioni laterale e longitudinale, rendendo necessarie misure di controllo diverse. Queste misure riguardano sia la progettazione e la produzione della macchina, sia il controllo operativo e di processo.
In pratica, garantire un rivestimento uniforme implica sia adeguamenti tecnici ai macchinari che precise procedure operative.
Uniformità laterale del rivestimento e suo controllo
L'uniformità del rivestimento nella direzione della larghezza è influenzata principalmente dai seguenti fattori:
Il punto di riferimento principale per garantire la precisione del rivestimento è la tolleranza geometrica e la rigidità del rullo in acciaio. Durante il funzionamento, la tolleranza geometrica, la rigidità, la precisione del bilanciamento, la precisione dell'assemblaggio e il sistema di riscaldamento e isolamento integrato del rullo in acciaio influiscono direttamente sullo stato dell'adesivo, influenzando così la velocità di trasferimento e l'uniformità del rivestimento. Pertanto, progettare e selezionare rulli in acciaio ad alta precisione e resistenti all'usura è un compito fondamentale.
I rulli di gomma, in particolare il rullo di gomma di rivestimento, sono il principale fattore d'influenza o variabile per l'uniformità del rivestimento laterale. Il materiale, la tolleranza geometrica, la rigidità, la durezza dello strato di gomma, l'equilibrio dinamico del rullo di gomma, la struttura di supporto, la regolazione della pressione e altri fattori incidono in modo significativo sull'uniformità del rivestimento. Essendo un albero sottile, la rigidità del rullo di gomma è il fattore che influisce maggiormente. Dal punto di vista dell'utilizzo, anche la pulizia della superficie del rullo in gomma è una variabile di produzione essenziale che influisce sull'uniformità del rivestimento del rullo in gomma. Pertanto, la qualità e la manutenzione dei rulli in gomma richiedono un controllo meticoloso.
Come evidente dall'analisi di cui sopra, quanto più ampio è il substrato o la larghezza del rivestimento, tanto più difficile diventa garantire l'uniformità del rivestimento. Quando la larghezza del rivestimento raggiunge un certo valore, l'uniformità del rivestimento può diventare la sfida principale per la precisione dell'intera macchina di laminazione senza solventi.
Uniformità longitudinale del rivestimento e suo controllo
L'uniformità longitudinale del rivestimento, nota anche come uniformità lungo la direzione di alimentazione del substrato, è determinata da vari fattori, tra cui:
In condizioni normali, quando la macchina funziona a velocità stabile, la velocità di trasferimento dell'adesivo rimane costante, determinando un rivestimento uniforme. Tuttavia, durante l'accelerazione o la decelerazione, la velocità di trasferimento dell'adesivo può subire variazioni da lievi a significative, influenzando l'uniformità del rivestimento. Pertanto, la progettazione della macchina deve incorporare una corrispondente pre-elaborazione per ridurre al minimo gli effetti di frequenti avviamenti o cambi di velocità sull'uniformità del rivestimento.
La pressatura dei rulli in acciaio e gomma non provoca solo deformazioni da flessione e compressione, ma anche deformazioni termiche dopo il funzionamento continuo. Queste deformazioni influenzano le condizioni di pressione e l'ampiezza di contatto nell'area di contatto, influenzando successivamente la velocità di trasferimento e l'uniformità del rivestimento. Il materiale e la durezza del rullo di gomma talvolta influiscono in modo significativo sull'uniformità del rivestimento. Pertanto, l’impatto di queste deformazioni deve essere attentamente considerato durante la progettazione della macchina, sottolineando la selezione e la progettazione di rulli in gomma durevoli e di alta qualità.
La durata dei tempi di inattività durante il processo influisce anche sulla viscosità dell'adesivo nel serbatoio della colla e sui rulli in gomma e acciaio del sistema di rivestimento, influenzando potenzialmente l'uniformità del rivestimento. Pertanto, è fondamentale controllare i tempi di inattività per evitare eccessivi aumenti di viscosità nell'adesivo.
Il meccanismo di controllo e la struttura del volume di applicazione dell'adesivo nelle macchine plastificatrici senza solventi sono fattori vitali ma spesso trascurati che influiscono sull'uniformità del rivestimento longitudinale. Il metodo di regolazione e controllo del volume dell'adesivo influisce in modo significativo sulla precisione del controllo e sulla velocità di risposta.
Ad esempio, le moderne macchine plastificatrici senza solventi utilizzano in genere metodi di rivestimento a trasferimento multirullo, controllando il volume di adesivo attraverso differenze di velocità. Tuttavia, alcune macchine regolano il volume dell'adesivo modificando gli intervalli di dosaggio, il che di solito si traduce in velocità di risposta lente e scarsa precisione e uniformità del rivestimento.
Alcune macchine plastificatrici senza solventi non possono impostare in modo continuo o arbitrario la larghezza di applicazione della colla, oppure la larghezza di erogazione della colla differisce dalla larghezza di applicazione, causando zone morte (aree vicino agli argini di colla) all'interno del serbatoio della colla. Nel corso del tempo, la concentrazione di adesivo vicino alle dighe di colla può aumentare o diventare torbida, riducendo la velocità di trasferimento dell'adesivo localmente (ai bordi), influenzando così direttamente l'uniformità di trasferimento. Ciò si traduce in un volume adesivo inferiore in alcune aree, tipicamente i bordi rispetto alla regione centrale. Questo tipo di irregolarità, che si manifesta principalmente come disuniformità laterale, è causata dal funzionamento continuo e può ripetersi in base ai tempi di aggiunta dell'adesivo. Pertanto, è essenziale selezionare macchine plastificatrici con un controllo razionale del volume dell'adesivo e la possibilità di impostare arbitrariamente la larghezza di erogazione della colla.
I fattori ambientali diventano più evidenti durante una produzione continua prolungata, poiché i cambiamenti nell'umidità relativa e nella temperatura possono influenzare in una certa misura le condizioni del rivestimento adesivo.
In sintesi, solo quando è garantita l’uniformità sia laterale che longitudinale è possibile ottenere l’uniformità complessiva del rivestimento. Mentre l’uniformità laterale è spesso maggiormente influenzata dalla macchina stessa, l’uniformità longitudinale è più difficile da controllare a causa della moltitudine di fattori che la influenzano durante la produzione a lungo termine o in serie.
Naturalmente, i fattori primari che influenzano l’uniformità del rivestimento variano nel breve, medio e lungo periodo di tempo, rendendo necessarie misure corrispondenti basate su diversi scenari.
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