แผ่น UHMWPE: วัสดุสำคัญสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพและความทนทานในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

การเติบโตอย่างรวดเร็วของภาคพลังงานใหม่โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องการวัสดุที่ให้ประสิทธิภาพความทนทานและความแม่นยำ polyethylene น้ำหนักโมเลกุลสูง (ultra สูง (แผ่น uhmwpe ) ‌ ได้กลายเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในสายการผลิตแบตเตอรี่โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ‌ liners ที่ทนต่อการสวมใส่ ‌ สำหรับอุปกรณ์ที่มีการอพยพสูง ด้านล่างเป็นการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับข้อดีของพวกเขาสนับสนุนโดยข้อมูลประสิทธิภาพและแอพพลิเคชั่นเฉพาะอุตสาหกรรม

1. ความต้านทาน การสึกหรอที่ยอดเยี่ยม

แผ่น uhmwpe s จัดแสดง ‌7–10 ×ความต้านทานการสึกหรอที่สูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนและความทนทานมากกว่า ‌4 ×มากกว่าไนล่อน ‌‌12 ในการผลิตแบตเตอรี่ซึ่งมีการขนส่งอิเล็กโทรดอิเล็กโทรด (เช่นวัสดุกราไฟท์หรือซิลิคอน) ที่มีการขนส่งด้วยความเร็วสูง uhmwpe liners ลดการสึกหรอของพื้นผิวโดย ‌60–80%‌ เมื่อเทียบกับเหล็กหรือโพลีเมอร์แบบดั้งเดิม ‌56 ตัวอย่างเช่นในระบบลำเลียงอิเล็กโทรดสารละลาย uhmwpe liners แสดงให้เห็นถึงอัตรา≤0.03mm³/(n · m) ‌ ภายใต้การทดสอบ ASTM D1044 เพื่อให้แน่ใจว่า ‌3-5 ปีของการให้บริการชีวิตโดยไม่ต้องเปลี่ยน ‌26

2. แรงเสียดทานต่ำและ การหล่อลื่น ตนเอง

ด้วยแรงเสียดทานที่มีค่าใช้จ่ายต่ำถึง 0.05–0.11‌‌3 แผ่น UHMWPE ลดการสูญเสียพลังงานและป้องกันการยึดเกาะของวัสดุ สิ่งนี้มีความสำคัญในกระบวนการเคลือบ ‌electrode ‌ ซึ่ง slurries เหนียวมักจะยึดติดกับพื้นผิวอุปกรณ์ uhmwpe liners ลดการยึดเกาะโดย ‌40–50%‌ เพิ่มประสิทธิภาพการไหลของสารละลายและลดการหยุดทำงานสำหรับการทำความสะอาด ‌78 นอกจากนี้คุณสมบัติการหล่อลื่นด้วยตนเองของพวกเขาไม่จำเป็นต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นภายนอกเพื่อให้มั่นใจว่าได้ปฏิบัติตามมาตรฐานสุขอนามัย ‌FDA และ EU 10/2011 สำหรับวัสดุแบตเตอรี่ ‌3

3. ความต้านทานแรงกระแทกใน สภาพแวดล้อม ที่รุนแรง

การผลิตแบตเตอรี่เกี่ยวข้องกับสภาวะที่รุนแรงรวมถึงอุณหภูมิต่ำ (เช่นห้องแห้ง) ‌ และผลกระทบเชิงกลความเร็วสูง UHMWPE รักษาความแข็งแรงของแรงกระแทกไว้ที่ -50 ° C‌, มีประสิทธิภาพสูงกว่า ABS และโพลีคาร์บอเนตโดย ‌5 × ‌‌3 ใน ‌ electrode calendaring machines‌ uhmwpe liner s ทนต่อผลกระทบซ้ำ ๆ จากลูกกลิ้งโลหะ (สูงถึง ‌20 kN/m²‌) ลดความเสียหายของอุปกรณ์และค่าบำรุงรักษาโดย ‌30%‌‌24

4. ความต้านทาน การกัดกร่อนทางเคมี

การสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์กัดกร่อน (เช่นlipf₆) และตัวทำละลาย (เช่น NMP) ต้องใช้วัสดุที่มีความเสถียรทางเคมีที่แข็งแกร่ง แผ่น Uhmwpe ต้านทาน ‌cids, alkalis และตัวทำละลายอินทรีย์ ‌ (pH 2–12) ด้วยการสูญเสียมวล ‌ <2% หลังจากการแช่ 1,000 ชั่วโมง ‌34 ในสถานีเติมอิเล็กโทรไลต์ ‌, uhmwpe liners แสดงอาการบวมหรือการย่อยสลาย ‌

5. น้ำหนักเบาและ ประหยัด พลังงาน

แผ่น UHMWPE มีน้ำหนัก ‌1/8th ของ Steel‌ (ความหนาแน่น: ‌0.93–0.94 g/cm³‌) ลดภาระอย่างมีนัยสำคัญในระบบสายพานลำเลียง ‌3 สิ่งนี้แปลว่าการใช้พลังงานลดลง ‌15–20% ‌ ในชุดประกอบแบตเตอรี่ความเร็วสูง ‌8 ตัวอย่างเช่นใน ‌ เซลล์สแต็กเครื่อง ‌ คำแนะนำ UHMWPE น้ำหนักเบาช่วยลดความเครียดของมอเตอร์ขยายอายุการใช้งานอุปกรณ์โดย ‌2 × ‌‌5

กรณี ศึกษา: uhmwpe ใน ถัง ผสมสารละลายอิเล็กโทรด

ผู้ผลิตแบตเตอรี่ชั้นนำแทนที่เส้นสแตนเลสด้วย ‌15 มม. แผ่น Uhmwpe ‌ ในถังผสมสารละลาย รวมผลลัพธ์:

• ‌ การลดลงของ wear ‌: ความถี่ในการเปลี่ยนสายการบินลดลงจาก ‌ ทุก ๆ 6 เดือนเป็น ‌ ทุก ๆ 3 ปี ‌‌6

• ‌ การประหยัดค่าใช้จ่าย ‌: ต้นทุนการบำรุงรักษาประจำปีลดลง ‌ $ 120,000 ต่อสายการผลิต ‌‌2

• ‌yield การปรับปรุง ‌: อัตราการปนเปื้อนของสารละลายลดลง ‌75%‌ เนื่องจากการลดลงของอนุภาคโลหะที่ลดลง ‌3

  
  

บทสรุป

แผ่นงาน UHMWPE นำเสนอโซลูชัน ‌Data ที่ได้รับการสนับสนุน ‌ สำหรับการเพิ่มความน่าเชื่อถือและความยั่งยืนของสายการผลิตแบตเตอรี่ ด้วยความต้านทานการสึกหรอที่ไม่มีใครเทียบเสถียรภาพทางเคมีและคุณสมบัติการประหยัดพลังงานทำให้เกิดความท้าทายที่สำคัญในการประมวลผลอิเล็กโทรดการประกอบเซลล์และการจัดการอิเล็กโทรไลต์ ในฐานะที่เป็นอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ UHMWPE จึงพร้อมที่จะกลายเป็น ‌ วัสดุของตัวเลือก ‌ สำหรับการสึกหรอประสิทธิภาพสูงประสิทธิภาพการขับขี่และลดต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมด