مقارنة بين أداء مقاومة درجة الحرارة بين قاعدة الجرانيت وقاعدة الحديد الزهر لآلة طلاء بطارية الليثيوم.

​
في عملية تصنيع بطاريات الليثيوم، تُعدّ آلة الطلاء، باعتبارها معدّةً أساسية، عنصرًا أساسيًا في عملية التصنيع، إذ يؤثر أداؤها الأساسي بشكل مباشر على دقة الطلاء وجودة المنتج. يُعدّ تغيّر درجة الحرارة عاملًا مهمًا يؤثر على استقرار آلات الطلاء. وقد أصبح الفرق في مقاومة درجات الحرارة بين قواعد الجرانيت وقواعد الحديد الزهر عاملًا أساسيًا في اختيار المعدات في شركات تصنيع بطاريات الليثيوم.
معامل التمدد الحراري: ميزة "مقاومة درجة الحرارة" للجرانيت
يُحدد معامل التمدد الحراري ثبات أبعاد المادة عند تغير درجة الحرارة. يبلغ معامل التمدد الحراري لقاعدة الحديد الزهر حوالي 10-12 × 10⁻⁶/℃. في بيئة تقلبات درجات الحرارة الشائعة في ورش طلاء بطاريات الليثيوم، يمكن حتى للتغيرات الطفيفة في درجة الحرارة أن تُسبب تشوهًا أبعاديًا كبيرًا. على سبيل المثال، عندما تتقلب درجة الحرارة في الورشة بمقدار 5 درجات مئوية، قد تتعرض قاعدة من الحديد الزهر بطول متر واحد لتشوه تمدد وانكماش يتراوح بين 50 و60 ميكرومتر. سيؤدي هذا التشوه إلى تغيير في الفجوة بين أسطوانة الطلاء وصفيحة القطب، مما يؤدي إلى تفاوت سُمك الطلاء، وبالتالي يؤثر على سعة بطاريات الليثيوم ومتانتها.

في المقابل، يبلغ معامل التمدد الحراري لقاعدة الجرانيت (4-8) × 10⁻⁶/℃ فقط، أي ما يقارب نصف معامل التمدد الحراري للحديد الزهر. وتحت نفس التقلبات في درجة الحرارة البالغة 5 درجات مئوية، يبلغ تشوه قاعدة الجرانيت التي يبلغ طولها مترًا واحدًا 20-40 ميكرومتر فقط، ويمكن تجاهل التغير في الأبعاد تقريبًا. خلال عملية الإنتاج المستمرة طويلة الأمد، تحافظ قاعدة الجرانيت دائمًا على شكلها الثابت، مما يضمن دقة الموضع النسبي بين أسطوانة الطلاء وصفيحة القطب الكهربائي، ويحافظ على استقرار عملية الطلاء، ويوفر ضمانًا موثوقًا لإنتاج بطاريات ليثيوم عالية الثبات.
الموصلية الحرارية: "حاجز العزل الحراري" المميز للجرانيت
بالإضافة إلى التغيرات في الأبعاد الناتجة عن التمدد الحراري، تؤثر الموصلية الحرارية للمواد أيضًا على انتظام توزيع درجة الحرارة في المعدات. يتميز الحديد الزهر بموصلية حرارية جيدة. عند توليد الحرارة داخل آلة الطلاء نتيجة تشغيل المحرك أو احتكاك أسطوانة الطلاء، إلخ، تُوصل قاعدة الحديد الزهر الحرارة بسرعة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سطح القاعدة وعدم توزيعها بالتساوي. سيؤدي هذا الاختلاف في درجة الحرارة إلى إجهاد حراري على القاعدة، مما يزيد من تشوهها. في الوقت نفسه، قد يؤثر ذلك أيضًا على التشغيل الطبيعي لأجهزة الاستشعار الدقيقة وعناصر التحكم المحيطة.
الجرانيت موصل ضعيف للحرارة، بموصلية حرارية تتراوح بين 2.7 و3.3 واط/م² كلفن فقط، وهي أقل بكثير من موصلية الحديد الزهر عند 40-60 واط/م² كلفن. أثناء تشغيل آلة الطلاء، تمنع قاعدة الجرانيت توصيل الحرارة الداخلية بفعالية، مما يقلل من تقلبات درجة الحرارة على سطح القاعدة ويمنع الإجهاد الحراري. حتى مع تشغيل آلة الطلاء تحت حمل عالٍ لفترة طويلة، تحافظ قاعدة الجرانيت على درجة حرارة مستقرة نسبيًا، مما يمنع تشوه المعدات وتدهور أدائها الناتج عن عدم تساوي درجة الحرارة، ويخلق بيئة درجة حرارة مستقرة لعملية الطلاء.
الاستقرار في ظل دورة درجات الحرارة: قدرة الجرانيت على "مقاومة درجات الحرارة على المدى الطويل"
يتطلب إنتاج بطاريات الليثيوم عادةً تشغيل المعدات بشكل مستمر لفترات طويلة. خلال دورات درجات الحرارة المتكررة (مثل التبريد ليلاً والتدفئة نهاراً)، يُعد استقرار مادة القاعدة أمرًا بالغ الأهمية. تحت تأثير التمدد والانكماش الحراري المتكرر، تكون قاعدة الحديد الزهر عرضة لتشققات التعب الداخلية، مما يؤدي إلى انخفاض في قوة الهيكل ويؤثر على عمر خدمة المعدات. تشير بيانات الأبحاث ذات الصلة إلى أنه بعد 1000 دورة حرارة (بنطاق تباين في درجة الحرارة يتراوح بين 20 و40 درجة مئوية)، يمكن أن يصل عمق التشقق السطحي لقاعدة الحديد الزهر إلى 0.1-0.2 مم.
تتميز قواعد الجرانيت بمقاومة ممتازة للتعب بفضل بنيتها البلورية المعدنية الداخلية الكثيفة. وفي ظل نفس ظروف اختبار دورات الحرارة، نادرًا ما تظهر على قاعدة الجرانيت أي شقوق واضحة، ويحافظ هيكلها على سلامته لفترة طويلة. هذا الثبات العالي في دورات الحرارة يُمكّن قاعدة الجرانيت من تلبية متطلبات التشغيل عالية الكثافة وطويلة الأمد لإنتاج بطاريات الليثيوم، مما يُقلل من تكرار الصيانة وتوقف المعدات بسبب مشاكل القاعدة، ويُحسّن كفاءة الإنتاج.
في ظل المتطلبات المتزايدة للدقة والاستقرار في تصنيع بطاريات الليثيوم، تتفوق قواعد الجرانيت، بفضل معامل التمدد الحراري المنخفض، والموصلية الحرارية الممتازة، وثباتها الممتاز في درجات الحرارة، على قواعد الحديد الزهر من حيث مقاومة الحرارة بشكل ملحوظ. إن اختيار آلة طلاء بطاريات الليثيوم بقاعدة من الجرانيت يُحسّن دقة الطلاء بشكل فعال، ويضمن جودة منتجات بطاريات الليثيوم، ويُقلل من مخاطر المعدات أثناء عملية الإنتاج، ويُصبح دعامة مهمة لتعزيز تطوير صناعة بطاريات الليثيوم نحو أداء أعلى.