Mesin Pelubang Cakram Dapat secara efisien memproduksi cakram melingkar untuk elektroda dan separator baterai, serta cocok untuk penelitian dan pengembangan berbagai sel koin. Melalui studi kontrol presisi, kompatibilitas material, dan kemudahan operasionalnya, adaptabilitas peralatan ini dalam skenario seperti persiapan sampel batch kecil di laboratorium baterai dan pra-perlakuan sampel TEM telah diverifikasi, sehingga memberikan referensi teknis untuk pemilihan peralatan pemrosesan presisi di bidang penelitian dan pengembangan baterai.
1. Pendahuluan
Dalam proses penelitian dan pengembangan perangkat penyimpanan energi baru seperti baterai lithium-ion dan baterai solid-state, akurasi dimensi elektroda dan separator secara langsung memengaruhi efisiensi perakitan, kinerja elektrokimia, dan keamanan baterai. Berkat strukturnya yang ringkas, konsumsi sampel yang rendah, dan kemudahan pengujian, sel koin telah menjadi basis utama untuk mengevaluasi kinerja material baterai dan mempelajari reaksi antarmuka. Namun, pemrosesan cakram melingkar elektroda dan separator untuk sel koin memerlukan persyaratan teknis yang ketat, yaitu tidak ada gerinda, tidak ada penyok, dan konsistensi dimensi yang tinggi. Metode tradisional seperti pemotongan gunting dan pemrosesan peralatan stamping biasa rentan menyebabkan kerusakan tepi material dan deviasi dimensi yang berlebihan, yang pada gilirannya menyebabkan masalah seperti korsleting baterai dan pemudaran kapasitas.
2. Desain Struktural dan Keunggulan Teknis Precision Puncher
2.1 Desain Struktur Inti
Desain strukturpelubang presisiBerkisar pada tiga persyaratan inti: presisi, portabilitas, dan daya tahan. Mereka mengadopsi rel geser bantalan bola berkualitas tinggi, alih-alih rel geser tradisional, yang dapat mengurangi deviasi lateral selama proses pelubangan, memastikan kesalahan koaksialitas antara pelubangan dan cetakan tetap rendah, sehingga menjamin konsistensi dimensi cakram melingkar yang dilubangi dari perspektif struktural. Pada saat yang sama, kehalusan rel geser mengurangi hambatan operasi manual, meningkatkan stabilitas pelubangan tunggal, dan menghindari kerutan material atau kerusakan tepi akibat penerapan gaya yang tidak merata.
Bodinya terbuat dari material anti-korosi penuh, yang memiliki fitur pencegahan karat permanen. Elektrolit dan reagen pembersih yang umum digunakan di laboratorium baterai cenderung menimbulkan korosi pada peralatan logam. Namun, bodi anti-korosi dapat mencegah peralatan dari kelonggaran struktural dan degradasi presisi akibat korosi kimia, memperpanjang masa pakai peralatan, dan sekaligus memastikan sampel yang diproses tidak terkontaminasi oleh kotoran karat dari bodi.
Peralatan ini dilengkapi dengan antarmuka die standar, yang mendukung penggantian die khusus dengan cepat dalam rentang tertentu. Penempatan die dan punch mengadopsi desain pas lubang-pin. Saat mengganti die, kalibrasi tambahan tidak diperlukan, dan peralihan dari penusukan elektroda ke penusukan separator dapat diselesaikan dengan cepat, memenuhi kebutuhan persiapan sampel multi-spesifikasi yang cepat di laboratorium.
2.2 Analisis Keunggulan Teknis
Dibandingkan dengan peralatan pemrosesan cakram baterai tradisional, puncher presisi memiliki keunggulan teknis yang signifikan. Dalam hal kemampuan pemrosesan presisi tinggi, tepi cakram bundar yang dilubangi oleh peralatan ini bebas dari gerinda dan penyok, dan toleransi dimensinya terkontrol dalam rentang yang sempit. Untuk elektroda baterai, gerinda tepi cenderung menembus separator dan menyebabkan korsleting, dan toleransi dimensi yang berlebihan akan memengaruhi efek pembasahan elektrolit. Kemampuan pemrosesan presisi tinggi dari peralatan ini dapat secara efektif menghindari risiko ini.
Dalam hal kompatibilitas material, peralatan ini dapat diadaptasi untuk lembaran logam tipis dan separator dengan berbagai ketebalan. Sistem baterai yang berbeda memiliki perbedaan yang signifikan dalam persyaratan ketebalan material, dan rentang adaptasi ketebalan yang luas dari peralatan ini dapat memenuhi kebutuhan pemrosesan sistem baterai pada umumnya.
Peralatan ini berukuran kecil dan ringan, termasuk dalam peralatan laboratorium miniatur, dan dapat ditempatkan di dalam kotak sarung tangan untuk dioperasikan melalui ruang transisi berdiameter tertentu. Dalam penelitian dan pengembangan baterai, beberapa material sensitif perlu diproses dalam atmosfer gas inert. Adaptasi kotak sarung tangan peralatan ini memungkinkan pemrosesan material sensitif secara in-situ, sehingga memastikan stabilitas kimia sampel.
Selain itu, peralatan ini mengadopsi mode operasi manual, tanpa memerlukan catu daya eksternal atau udara bertekanan, dan proses pengoperasiannya pun sederhana. Bahkan peneliti tanpa pengalaman profesional dalam pengoperasian peralatan pun dapat menguasainya dengan mahir setelah pelatihan singkat. Strukturnya yang ringkas dapat langsung ditempatkan di ruang sempit seperti lemari asam laboratorium dan platform pengoperasian kotak sarung tangan, tanpa memakan ruang tambahan.
3.Skenario Aplikasi Puncher Presisi dalam Penelitian dan Pengembangan Baterai
3.1 Persiapan Sel Koin Standar
Struktur sel koin terdiri dari: wadah elektroda negatif - elektroda negatif - separator - elektroda positif - shim - wadah elektroda positif. Berbagai model sel koin memiliki persyaratan yang jelas untuk ukuran elektroda dan separator. Cakram melingkar elektroda yang diproses oleh puncher presisi dapat membentuk celah perakitan yang wajar dengan wadah elektroda positif dan negatif dari berbagai model sel koin. Hal ini tidak hanya menghindari kontak langsung antara elektroda dan wadah, tetapi juga memastikan elektrolit dapat membasahi material elektroda sepenuhnya. Pada saat yang sama, cakram melingkar separator yang diproses dapat sepenuhnya menutupi elektroda positif dan negatif, secara efektif memblokir konduksi elektronik antara elektroda positif dan negatif dan mencegah korsleting baterai.
3.2 Evaluasi Kinerja Material Baterai
Dalam penelitian dan pengembangan material baterai, pengujian kinerja elektrokimia material perlu didasarkan pada elektroda dengan ukuran yang konsisten. Jika tidak, akan sulit untuk membedakan apakah perbedaan kinerja disebabkan oleh material itu sendiri atau kesalahan pemrosesan. Kemampuan pemrosesan presisi tinggi dari puncher presisi dapat mewujudkan kontrol presisi pemuatan material aktif. Pemuatan material aktif elektroda berkaitan dengan luas elektroda. Cakram melingkar elektroda yang diproses oleh peralatan memiliki deviasi dimensi yang kecil, sesuai dengan deviasi luas yang kecil, dan kesalahan perhitungan pemuatan dapat dikontrol dalam rentang yang rendah, yang jauh lebih rendah daripada metode pemotongan tradisional, memastikan akurasi perhitungan kapasitas spesifik material.
Dalam studi perbandingan kinerja separator, kinerja separator, seperti permeabilitas udara dan kekuatan mekanis, perlu dievaluasi secara tidak langsung melalui pengujian sel koin. Konsistensi dimensi separator secara langsung memengaruhi pengulangan hasil pengujian. Cakram sirkular separator yang diproses oleh puncher presisi dapat memastikan konsistensi area dan kondisi tepi separator di setiap pengujian, sehingga meningkatkan komparabilitas data eksperimen.
4. Tindakan Pencegahan untuk Penggunaan dan Saran Perawatan Peralatan
4.1 Tindakan Pencegahan Penggunaan
Saat menggunakan peralatan ini, ketebalan material harus dikontrol secara ketat, dan rentang ketebalan pelubangan yang ditentukan oleh peralatan harus dipatuhi. Untuk foil logam yang melebihi batas ketebalan atas, pelubangan paksa dapat menyebabkan deformasi pelubangan dan kerusakan cetakan; untuk separator yang terlalu tipis, lapisan kertas tipis harus diletakkan di bawah material untuk mencegah separator menempel pada pelubangan setelah pelubangan.
Saat menggunakan peralatan di dalam kotak sarung tangan, masukkan peralatan secara perlahan ke dalam kotak sarung tangan melalui ruang transisi untuk menghindari deviasi rel geser akibat benturan peralatan dengan dinding bagian dalam kotak sarung tangan. Di saat yang sama, atmosfer gas inert di dalam kotak sarung tangan dapat mengurangi pelumasan rel geser peralatan. Sejumlah kecil pelumas vakum dapat dioleskan secara teratur pada rel geser agar tetap halus.
Setelah setiap penggunaan, permukaan cetakan harus dilap dengan kain bebas debu yang dicelupkan ke dalam etanol untuk menghilangkan sisa material elektroda atau serpihan pemisah, guna menghindari penurunan presisi pelubangan akibat penumpukan serpihan. Jika cetakan tidak digunakan dalam waktu lama, cetakan harus disimpan dalam kotak kering untuk mencegah karat atau kontaminasi debu.
4.2 Saran Perawatan
Disarankan untuk mengkalibrasi presisi peralatan setiap 6 bulan sekali. Blok pengukur standar digunakan untuk mengukur ukuran punching die yang sebenarnya. Jika deviasi dimensi melebihi rentang yang ditentukan, pin pemosisian antara punching dan die harus disesuaikan, atau produsen harus dihubungi untuk kalibrasi profesional.
Permukaan rel luncur harus dibersihkan dari debu dan kotoran setiap bulan, dan sedikit minyak pelumas khusus rel luncur harus dioleskan untuk menghindari keausan akibat keringnya rel luncur; jika rel luncur ditemukan macet, segera hentikan penggunaan, dan periksa apakah ada benda asing yang tersangkut atau rel luncur berubah bentuk.
Punch dan die pada peralatan ini merupakan komponen yang aus. Setelah penggunaan jangka panjang, mata potong dapat aus, yang mengakibatkan munculnya gerinda pada tepi cakram bundar yang dilubangi. Disarankan untuk mengganti punch dan die secara berkala sesuai dengan jumlah waktu pelubangan untuk memastikan presisi pemrosesan.
