Application of Laser Processing in Lithium-Ion Battery Manufacturing

Dėl pasaulinių dekarbonizacijos tikslų ir spartaus elektrinių transporto priemonių (EV) ir energijos kaupimo sistemų (ESS) augimo pažangiai akumuliatorių gamybai reikia precedento neturinčio tikslumo, nuoseklumo ir efektyvumo.

Ličio -jonų akumuliatoriaus (LIB) gamyba paprastai vyksta didelio{1}}greičio ritininio-to- (R2R) gamybos procesu, suskirstytu į du pagrindinius etapus: elementų gamybą ir pakuotės surinkimą. Standartinį ličio{6}}jonų elementą sudaro trys funkciniai sluoksniai:

• Anodas:Grafitu{0}}dengta vario folija (dangos storis ~100 μm).
• Katodas:Ličio metalo oksidu{0}}dengta aliuminio folija (dangos storis ~100 μm).
• Atskyriklis:Polipropileno (PP) arba polietileno (PE) porėta membrana (~50 μm).

Atliekant pagrindinius gamybos etapus-, pvz., elektrodo pjaustymą, skirtukų pjaustymą, paviršiaus valymą ir atskyrimo pjovimą,-reikalaujama griežtos kraštų kokybės, mažesnio-milimetro tikslumo ir nulinio užteršimo kietosiomis dalelėmis. Tradiciniai mechaniniai perforavimo ir pjaustymo įrankiai kenčia nuo ašmenų susidėvėjimo, susidarymo ir dažnų prastovų.

Lazerinis apdorojimas suteikia didelių techninių pranašumų:

• Nekontaktinis{0}}apdorojimas:Pašalina mechaninį įtempį ir įrankių nusidėvėjimą.
• Aukščiausia krašto kokybė:Sumažina įtrūkimus, šiluminę žalą ir galimą trumpojo jungimo{0}} riziką.
• Lankstūs CAD{0}}varomi kontūrai:Leidžia greitai pakeisti dizainą neperdirbant.
• Mažesnės ilgalaikės{0}}veiklos išlaidos:Didelis pralaidumas su minimalia priežiūra.

1. Elektrodo folijos pjaustymas

Nepertraukiamoje linijoje -to-vyniojimas į ritinį platūs pagrindiniai dengtos metalinės folijos ritinėliai turi būti išilgai perpjauti į siauras juosteles pagal ląstelės konstrukcijos matmenis.

• Lazerio pasirinkimas: Impulsiniai infraraudonųjų spindulių (IR) pluošto lazeriai užtikrina didelį pjovimo greitį ir puikius{0}}nupjautus kraštus. Taikomoms programoms, kurioms reikalingas sub-mikronų tikslumas ir minimalios šilumos-paveiktos zonos (HAZ), pirmenybė teikiama impulsiniams žaliiesiems arba ultravioletiniams (UV) lazeriams.

2. Pjovimas elektrodu (kontūrinis pjovimas)

Po pjaustymo elektrodų juostelės supjaustomos tam tikrais geometriniais kontūrais, kad būtų suformuoti jungiamieji skirtukai. Priklausomai nuo elementų architektūros, lazerio spindulio profilis gali būti dinamiškai moduliuojamas, kad būtų perpjauta ir danga, ir substratas, arba pasirinktinai apkarpyti vien metalinę foliją.

• Lazerio pasirinkimas:Didelės{0}}didžiausios-galios impulsiniai IR pluošto lazeriai idealiai tinka aliuminio (katodo), ir vario (anodo) profiliavimui.

3. Selektyvus lazerio skirtuko valymas (dangos pašalinimas)

Siekiant užtikrinti patikimą ultragarsinį ar lazerinį suvirinimą elementų surinkimo metu, aktyviojo grafito arba metalo oksido danga turi būti tiksliai nuimta nuo nurodytų kontaktinių zonų, kad būtų matoma plika vario arba aliuminio folija.

• Pagrindinis iššūkis:Visiškas aktyviosios medžiagos pašalinimas, nesudeginant ir neskiedinant apatinio plonos folijos pagrindo.
• Lazerio pasirinkimas:Aukšto -dažnio impulsiniai IR skaiduliniai lazeriai (MOPA) leidžia tiksliai reguliuoti impulsų plotį, kad būtų pasiekta švari abliacija, nepažeidžiant srovės kolektoriaus.

Apdorojant paskesnį srautą, absoliutaus paviršiaus grynumo palaikymas yra vienodai svarbus{0}}išmokkodėl suvirinimo gnybtų valymas yra labai svarbus montuojant ličio akumuliatorių PACKkad būtų išvengta sujungimo defektų.

4. Separatoriaus membranos pjovimas

Polimero separatoriaus membrana apsaugo nuo vidinių trumpųjų jungimų ir turi būti supjaustyta taip, kad tiksliai atitiktų elementų matmenis, nesukeliant nudilusių kraštų ar išsilydžiusių karoliukų.

• Lazerio pasirinkimas: Kadangi separatorius sudaro šilumai -jautri organiniai polimerai (PP/PE), impulsiniai UV lazeriai arba ultra-trumpo impulso (femtosekundės / pikosekundės) lazeriai naudojami „šaltai abliacijai“ atlikti, todėl kraštai yra lygūs, be nuolaužų.

Norėdami suprasti, kaip itin greiti šviesos impulsai nepakelia-šilumos žalos, peržiūrėkite mūsų techninę informaciją apiefemtosekundinio apdirbimo lazeriu galimybėsmikro{0}}tikslioms programoms.