A lézeres feldolgozás alkalmazása a lítium{0}}ion akkumulátorok gyártásában

A globális dekarbonizációs célok, valamint az elektromos járművek (EV) és az energiatároló rendszerek (ESS) gyors növekedése miatt a fejlett akkumulátorgyártás példátlan pontosságot, következetességet és hatékonyságot igényel.

A lítium-ion akkumulátorok (LIB) gyártása jellemzően nagy-sebességű tekercs-tekercs- (R2R) gyártási folyamatot követ, amely két fő fázisra oszlik: cellagyártásra és csomag-összeállításra. A szabványos lítium{6}}ion cella három funkcionális rétegből áll:

• Anód:Grafit{0}}bevonatú rézfólia (a bevonat vastagsága ~100 μm).
• Katód:Lítium-fém-oxid{0}}bevonatú alumíniumfólia (a bevonat vastagsága ~100 μm).
• Szétválasztó:Polipropilén (PP) vagy polietilén (PE) porózus membrán (~50 μm).

A legfontosabb gyártási lépések-, mint például az elektródák felvágása, a fülek vágása, a felülettisztítás és az elválasztó vágás-szigorú élminőséget, -milliméter alatti pontosságot és részecskeszennyeződésmentességet igényelnek. A hagyományos mechanikus lyukasztó- és hasítószerszámok a pengekopástól, a sorjaképződéstől és a gyakori állásidőtől szenvednek.

A lézeres feldolgozás jelentős technikai előnyöket kínál:

• Kapcsolatfelvétel nélküli{0}}feldolgozás:Megszünteti a mechanikai igénybevételt és a szerszámkopást.
• Kiváló élminőség:Minimalizálja a sorját, a hőkárosodást és a lehetséges rövidzárlati kockázatot{0}}.
• Rugalmas CAD{0}}vezérelt kontúrok:Lehetővé teszi a gyors tervezési változtatásokat átszerszámozás nélkül.
• Alacsonyabb hosszú távú{0}}működési költségek:Nagy áteresztőképesség minimális karbantartás mellett.

1. Elektróda fólia hasítása

A folyamatos tekercs-tekercs-sorban a bevonatos fémfólia széles mestertekercseit hosszirányban keskeny szalagokká kell felvágni a cella méreteinek megfelelően.

• Lézeres kiválasztás: Az impulzusos infravörös (IR) szálas lézerek nagy vágási sebességet és kiváló tiszta{0}}vágási éleket biztosítanak. A szub-mikron pontosságot és a minimális hő-zónákat (HAZ) igénylő alkalmazásokhoz a pulzáló zöld vagy ultraibolya (UV) lézereket részesítjük előnyben.

2. Elektróda fül vágása (kontúrvágás)

A hasítás után az elektródaszalagokat meghatározott geometriai kontúrokká vágják, hogy összekötő füleket képezzenek. A cella architektúrától függően a lézersugár-profil dinamikusan modulálható, hogy átvágja a bevonatot és a hordozót, vagy szelektíven levágja a fémfóliát.

• Lézeres választás:A nagy-csúcs-teljesítményű impulzusos infravörös szálas lézerek ideálisak alumínium (katód) és réz (anód) profilozáshoz egyaránt.

3. Szelektív lézeres fültisztítás (bevonat eltávolítása)

A megbízható ultrahangos vagy lézeres hegesztés biztosítása érdekében a cella összeszerelése során az aktív grafit- vagy fémoxid-bevonatot pontosan le kell húzni a kijelölt érintkezési zónákról, hogy szabaddá tegye a csupasz réz- vagy alumíniumfóliát.

• Kulcs kihívás:Az aktív anyag teljes eltávolítása az alatta lévő vékony fólia szubsztrátum felperzselése vagy elvékonyodása nélkül.
• Lézeres választás:A nagy-frekvenciás impulzusos infravörös szálas lézerek (MOPA) lehetővé teszik az impulzusszélesség finom hangolását, hogy tiszta ablációt érjenek el az áramkollektor károsodása nélkül.

A későbbi feldolgozásnál az abszolút felülettisztaság megőrzése ugyanilyen fontos,{0}}tanuld megmiért kritikus a hegesztés előtti-kapcsok tisztítása a lítium akkumulátor csomagbanaz illesztési hibák megelőzésére.

4. Elválasztó membrán vágás

A polimer elválasztó membrán megakadályozza a belső rövidzárlatokat, és úgy kell vágni, hogy pontosan illeszkedjen a cella méretéhez anélkül, hogy kopott élek vagy megolvadt gyöngyök keletkeznének.

• Lézeres kiválasztás: Mivel a szeparátorok hőérzékeny szerves polimerekből (PP/PE), impulzusos UV-lézerekből vagy ultra-rövid impulzusú (femtoszekundumos/pikoszekundumos) lézerekből állnak, „hideg abláció” végrehajtására szolgálnak, ami sima, törmelék{2}}mentes éleket eredményez.

Ha meg szeretné tudni, hogy az ultragyors fényimpulzusok hogyan okoznak nulla-hőkárosodást, tekintse meg a műszaki leírásunkatfemtoszekundumos lézeres megmunkálási képességekmikro-precíziós alkalmazásokhoz.