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激光加工与锂电池生产

来源:钜大LARGE    2019-04-15    点击量:45

锂电池的生产步骤是典型的“roll-to-roll”过程,需经历两道加工步骤——薄膜到单个电池、以及单个锂电池组装成电池系统。对精确性、可控性和加工机器的质量要求较高。本文小编就来谈谈激光加工在锂电池生产中的应用。

激光加工在锂电池生产中的应用

锂电池制造设备一般为前端设备、中端设备、后端设备三种,其设备精度和自动化水平将会直接影响产品的生产效率和一致性。而激光加工技术作为一种替代传统焊接技术已广泛应用于锂电制造设备之中。

①金属箔分切

金属箔分切环节是指根据锂电池的设计,将一卷金属箔沿长边切成细长条。适用于该环节的是红外脉冲激光,可以高速高质量地分切电极镀层。如果对分切宽度和质量有更精密的要求,也可以考虑脉冲绿光和紫外光。

②金属箔切割

金属箔切割环节是指参照锂电池的设计,将细长条状的阳极膜和阴极膜切割成需要的形状。根据锂电池设计不同以及金属箔卷是否完整镀膜,可以选择或调整光束使之切割镀层或仅切割金属箔。该环节适用的激光器与铝箔分切环节相同。

③标签清洗

特定情况下,需要移除石墨和锂金属氧化物以显露出裸铜或铝箔标签。该步骤的关键在于移除镀膜材料的同时不损害其下方的金属箔。脉冲红外激光最适合该环节。

④隔离膜切割

与铝箔切割类似,覆盖膜也要参照锂电池设计切割成需要的形状。因为隔离膜由有机化合物构成,脉冲紫外激光是最合适的选择。

激光技术正成为锂电池加工最优方案

锂电加工过程对精确性、可控性和加工机器的质量要求较高。而模切刀在使用过程中,会不可避免地出现磨损,进而掉落粉尘、产生毛刺,可能引起电池过热、短路、爆炸等危险问题。为了避免危险,使用激光进行加工更适合。相比传统机械加工,激光优势在于加工拥有无工具磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、精确性更高和运营成本较低等。

相对于传统的模切方式,高功率、在线式激光切割无耗材,大大降低了成本;另外,加工速度更快,能大幅提升生产效率;三是灵活性高,生产过程中的尺寸可自由掌控。同时,无污染、无耗材、速度更快的激光清洗也开始替代传统化学方法,应用在锂电池的生产中,这将成为锂电池行业未来的发展方向。

激光加工锂电池的特点

1、速度快、深度大、变形小。

2、能在室温或特殊条件下进行焊接,焊接设备装置简单。例如,激光通过电磁场,光束不会偏移;激光在真空、空气及某种气体环境中均能施焊,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。

3、可焊接难熔材料如钛、石英等,并能对异性材料施焊,效果良好。

4、激光聚焦后,功率密度高,在高功率器件焊接时,深宽比可达5:1,高可达10:1。

5、可进行微型焊接。激光束经聚焦后可获得很小的光斑,且能定位,可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。

锂电池组装加工前景:

锂电池目前普遍应用于手机、移动电源与电动汽车领域,并在前两大领域应用成熟,而因为锂电池容量与体积成正比,目前的锂电池技术无法完美解决电动汽车续航与电池大小的问题,因此电动汽车与动力锂电池产业一直未得到消费者的认可,这让许多动力锂电池产业链(尤其是下游厂商)犯难。

随着新一代锂电池组装加工技术取得的突破性进展,加上政府对动力锂电池的推广与补贴,未来该产业将迎来发展良机。前瞻产业研究院提供《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》指出,未来锂电池需求量将大大提高,预计到2018年,锂电池产值将达860亿美元。新一代锂电池组装加工技术将促进锂电池市场快速发展,并为锂电池产业链厂商提供发展良机。

锂电池加工生产现在有强制性国家标准要求,对生产工艺和测试的要求是很高的,如果加工和储存过程中处理不当,很容易发生爆炸燃烧等问题,还可能造成人员伤亡。

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