發布日期：2022-10-09 點擊率：122
鋰電池分為液態鋰離子電池（LIB）和聚合鋰離子電池（PLB）二類。從結構上講，鋰離子電池由鋰離子電芯、電解液、保護電路（PCM）及外殼部分組成。電芯則由正極、負極以及隔膜組成。正極的組成部分為正極材料（如磷酸鐵鋰）+導電劑+粘合劑（PVDF）+集流體（鋁箔），負極的組成部分為石墨+導電劑+增稠劑（CMC）+粘結劑（SBR）+集流體（銅箔）。正極和負極在業界內一般稱為電池極片，為了提高電池極片表面材料的密度及厚度的一致性，正負極片在涂布工序之后須進行軋制工藝而成。
目前工業市場廣泛采用的鋰離子電池極片的正極為鋁箔，負極為銅箔。正極的鋁箔厚度大多在20μm左右，負極的銅箔厚度在12μm左右，鋁箔和銅箔兩面各有100μm左右的涂覆層。鋰離子電池極片的傳統加工方式是使用模切機、分條機等常規加工設備，這種傳統的加工方式在加工過程中對設備會有磨損，需要定期更換刀模，加工成本較高，同時，電池極片會出現卷邊、切割面不平滑，有毛刺等產品缺陷。現在市場上出現了納秒光纖激光器的極片切割機，解決了上述產品質量問題，由于激光加工是非接觸加工，大大降低的設備耗材的成本，提高了加工效率。正在逐步被電池生產廠商認同。但由于極片是復合材料制成，通常我們稱其為“三文治”材料，納秒激光切割屬熱加工，用納秒極片激光切割機切割的極片會出現涂覆層收縮的現象，切割部分中間的電極層會有裸露現象。隨著動力電池容量越來越大，對電池極片要求也越來越高，這樣的產品缺陷會給產品帶來安全隱患，應客戶要求，我們做了如下比對試驗：
加工工藝要求：
1、按照客戶要求的圖形進行完整切割。
2、要求切割邊緣無毛刺、掉粉等問題（毛刺與粉塵容易刺穿隔膜，或者在充、放電時擊穿隔膜，造成電池內部短路、發熱產生高溫甚至爆炸等問題）。
3、切割邊緣沒有漏出電池極片的夾層金屬，漏出金屬會對電池造成短路。
4、要求提供一個最大的切割效率，客戶需要估算產能（150mm/s）。
測試平臺工藝輸入條件
1、激光器：PSHE300-015A激光器
20W納秒激光器
2、加工速度：150mm/s
納秒光纖激光器與皮秒光纖激光器的加工對比試驗
1.1納秒切割極片樣件
1.2皮秒切割極片樣件
在相同的加工參數下納秒激光器與皮秒激光器加工同樣的極片，從以上的對比圖片中，我們可以明顯的看出，納秒激光器加工的邊緣掉粉且漏出夾層金屬容易造成電池短路，且切割邊緣焦黑嚴重，極片斷面會產生一定的毛刺以及飛濺現象。而皮秒激光器加工的極片沒有掉粉沒有漏出夾層的金屬，且邊緣干凈、平滑無毛刺，這是皮秒激光器與納秒激光器在加工極片這種材料上的不同，也是皮秒激光器能解決而納秒激光器無法解決的一個加工案例。通過以上工藝試驗對比可得出對于電池極片類似軟體材料納秒光纖激光器的加工熱影響更大，激光光束在加工過程中容易對加工區域以及臨近區域造成較大的破壞，而皮秒光纖激光器在加工過程中對臨近區域造成的破壞較小；皮秒光纖激光器在鋰離子電池極片加工中取代傳統加工方式和納秒激光器加工具備一定的可行性。且通過實際工業用戶產線的客戶反饋來看，此工藝研究的效果及效率都是值得肯定和推廣的。同時，由于百皮秒光纖激光器成本相對較低，售價也低，替代納秒光纖激光器不會大幅度增加設備成本。徹底解決了極片切割質量問題，比較容易被最終客戶接受。因此，此實驗結果具有工業實用性。
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