ما هو قطع القطب الكهربائي لبطارية الليثيوم-أيون؟

ما هو قطع القطب الكهربائي لبطارية الليثيوم-أيون؟

طرق الحز الكهربائي

يُطلق على الحز اسم القص في المعالجة الميكانيكية، ووفقًا لشكل أدوات القطع، يمكن تقسيمه إلى طرق قص مثل قص الشفرة المائلة-، وقص الشفرة المسطحة-، والقص الدوار (أو القطع باللف)، والقص القرصي.

في قص الشفرة المائلة-، توجد زاوية ثابتة بين الشفرات العلوية والسفلية، وتكون زاوية الميل بشكل عام من 1 درجة ~ 6 درجة . بشكل عام، تكون الشفرة العلوية مائلة، كما هو موضح في الشكل 7-2(أ). نظرًا لأن الشفرات العلوية والسفلية ليست متوازية، فهناك قوة على طول اتجاه القطع، مما يؤدي بسهولة إلى تشويه حافة القطع. ومع ذلك، فإن مساحة القص صغيرة، وقوة القص واستهلاك الطاقة أصغر من تلك الخاصة بالقص بالشفرة المسطحة-، لذلك يتم استخدامها لقص الصفائح السميكة في آلات القص الكبيرة والمتوسطة الحجم، ولا يتم استخدامها بشكل عام لقطع الأقطاب الكهربائية.

تتميز قص الشفرة المسطحة- بنفس بنية قص الشفرة المائلة-، فيما عدا أن حواف الشفرة العلوية والسفلية متوازية، كما هو موضح في الشكل 7-2(ب). إنها تحقق القطع بدون تشويه وتتميز بجودة قطع جيدة، لكن قوة القص كبيرة، وهي تستخدم في الغالب في آلات القص الصغيرة ولقطع الصفائح الرقيقة والأفلام [1-2]، وكذلك للقطع العرضي للأقطاب الكهربائية.

يُطلق على القص الدوار أيضًا اسم -قطع لفة الحافة القوسية، والذي يستخدم أدوات ذات حافة على شكل قوس-. تكمل الأدوات عملية القص عن طريق التدوير والتدحرج حول محورين ثابتين، كما هو موضح في الشكل 7-2(ج). يتم استخدامها بشكل أساسي لتحقيق القطع العرضي الثابت-الطول-، القطع العرضي للرأس والذيل، وقطع الحواف. بشكل عام، عند قص الألواح المتوسطة والسميكة، فإنها تتميز بالجودة العالية، استهلاك منخفض للطاقة، عمر طويل، وإنتاج عالي[3].

يكتمل قص القرص من خلال التدوير المستمر لعجلتي قطع على شكل قرص-، واحدة في الأعلى والأخرى في الأسفل، كما هو موضح في الشكل 7-3. أثناء القص، تدخل لوحة القطب الكهربائي غير الملفوفة إلى فتحة قاطع القرص ويتم تقسيمها إلى شرائح متعددة بعد القطع[1]. يتم استخدام قص القرص على نطاق واسع للتقطيع الطولي للألواح الرقيقة والأغشية الرقيقة والرقائق المعدنية.

في إنتاج بطاريات أيون الليثيوم-، عادةً ما يستخدم القطع الطولي (القطع) لصفائح الأقطاب الكهربائية القص القرصي، في حين يستخدم القطع العرضي-القص المسطح-. عادةً ما تقوم خطوط الإنتاج الآلية بعملية الحز أولاً، ومن ثم القطع العرضي-. بشكل عام، يتم وضع المتطلبات التالية على قطع صفائح قطب بطارية أيون الليثيوم-:

① دقة الأبعاد العالية للوحة القطب الكهربائي؛

② حواف صفائح الإلكترود مسطحة وخالية من النتوءات، مع وجود عيوب قليلة، وطبقة طلاء الإلكترود غير تالفة؛

③ إنتاجية عالية وكفاءة إنتاجية عالية.

عملية قص ورقة القطب

بالنسبة للمواد البلاستيكية يمكن تقسيم عملية القص إلى ثلاث مراحل[5-6]:

① تبدأ الشفرة في الضغط على اللوحة، وتخضع مادة اللوحة بين القطع لتشوه البلاستيك وتتدفق حتى تصل كمية التشوه البلاستيكي إلى حد الانفعال البلاستيكي. وهذا ما يسمى المرحلة الأولى. خلال هذه المرحلة، يتم قص مادة اللوحة، مما يشكل سطح قص أملس، انظر الشكل 7-4 (أ).

② تستمر الشفرة في الضغط على اللوحة، وتتكوّن الشقوق وتنتشر وتخترق مادة اللوحة بين القطع. تتعرض مادة اللوحة الموجودة بين القطع للتمزق تحت تأثير إجهاد الشد حتى تصبح الشفرات العلوية والسفلية على نفس المستوى الأفقي. وهذا ما يسمى المرحلة الثانية. في هذه المرحلة، تتمزق مادة اللوحة، وتشكل سطح كسر باهت، انظر الأشكال 7-4 (ب) و (ج)؛

③ تستمر الشفرة في الضغط لأسفل. بسبب التدفق البلاستيكي، يتم بثق مادة اللوحة الموجودة بين القطع في الفجوة الصغيرة حيث تتداخل الشفرات. مع زيادة تداخل قطع الشفرة، يتم تمزيق مادة اللوحة الموجودة في الفجوة وسحبها، مما يشكل نتوءات عند الحافة، انظر الشكل 7-4(د)، حتى تنفصل الأدوات. وهذا ما يسمى مرحلة تشكيل لدغ. أثناء عملية فصل الأداة، سيكون للأدوات تأثير تنعيم أو بثق على مادة اللوحة، مما يتسبب في تغيير شكل سطح الكسر الباهت والأزيز، لكن التغيير يكون صغيرًا.

يظهر مقطع القص- العرضي بعد القطع في الشكل 7-5، والذي يتكون من ثلاثة أجزاء: سطح القص الأملس، وسطح الكسر الباهت، وحواف نتوءات[5-6]. يُسمى سطح الكسر الباهت أيضًا بسطح الكسر الهش. ويرتبط عرضه بمرونة المادة. بالنسبة للمواد ذات اللدونة الأفضل، يكون سطح الكسر الباهت أصغر، وسطح القص الأملس أكبر، ويكون تدفق المعدن المتولد أكبر، مما يجعله أكثر عرضة للنتوءات. على العكس من ذلك، بالنسبة للمواد الهشة، لا يوجد سطح قص أملس.