Εφαρμογή της επεξεργασίας λέιζερ στην κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου-

Με γνώμονα τους παγκόσμιους στόχους απαλλαγής από τις ανθρακούχες εκπομπές και την ταχεία ανάπτυξη των ηλεκτρικών οχημάτων (EV) και των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας (ESS), η προηγμένη κατασκευή μπαταριών απαιτεί άνευ προηγουμένου ακρίβεια, συνέπεια και αποτελεσματικότητα.

Η παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου-LIB (LIB) συνήθως ακολουθεί μια διαδικασία κατασκευής υψηλής-ρολού-σε-ρολού (R2R), η οποία χωρίζεται σε δύο βασικές φάσεις: κατασκευή κυψελών και συναρμολόγηση συσκευασίας. Ένα τυπικό στοιχείο ιόντων λιθίου- αποτελείται από τρία λειτουργικά στρώματα:

• Ανοδος:Φύλλο χαλκού με επίστρωση γραφίτη{{0} (πάχος επίστρωσης ~100 μm).
• Κάθοδος:Φύλλο αλουμινίου με επίστρωση οξειδίου του λιθίου{0} (πάχος επίστρωσης ~100 μm).
• Διαχωριστής:Πορώδης μεμβράνη πολυπροπυλενίου (PP) ή πολυαιθυλενίου (PE) (~50 μm).

Τα βασικά βήματα κατασκευής-όπως η σχισμή ηλεκτροδίων, η κοπή γλωττίδων, ο καθαρισμός της επιφάνειας και η κοπή διαχωριστή-απαιτούν αυστηρή ποιότητα άκρων, ακρίβεια μικρότερη από-χιλιοστά και μηδενική μόλυνση σωματιδίων. Τα παραδοσιακά μηχανικά εργαλεία διάτρησης και κοπής υποφέρουν από φθορά των λεπίδων, σχηματισμό γρέζιων και συχνό χρόνο διακοπής λειτουργίας.

Η επεξεργασία με λέιζερ προσφέρει σημαντικά τεχνικά πλεονεκτήματα:

• Επεξεργασία χωρίς-επαφή:Εξαλείφει τη μηχανική καταπόνηση και τη φθορά του εργαλείου.
• Ανώτερη ποιότητα άκρων:Ελαχιστοποιεί τα γρέζια, τις θερμικές βλάβες και τους πιθανούς κινδύνους βραχυκυκλώματος-.
• Ευέλικτα περιγράμματα βάσει CAD-:Επιτρέπει γρήγορες αλλαγές σχεδίασης χωρίς ανακατασκευή.
• Χαμηλότερο μακροπρόθεσμο- κόστος λειτουργίας:Υψηλή απόδοση με ελάχιστη συντήρηση.

1. Σχισμές φύλλου ηλεκτροδίου

Στη γραμμή συνεχούς ρολού-σε-ρολό, τα φαρδιά κύρια ρολά από επικαλυμμένο μεταλλικό φύλλο πρέπει να σχίζονται κατά μήκος σε στενές κορδέλες σύμφωνα με τις διαστάσεις του σχεδιασμού του κελιού.

• Επιλογή λέιζερ: Τα λέιζερ παλμικής υπέρυθρης ίνας (IR) προσφέρουν υψηλές ταχύτητες κοπής και άριστες καθαρές-κομμένες άκρες. Για εφαρμογές που απαιτούν υπο{2}}μικρονική ακρίβεια και ελάχιστη θερμότητα-επηρεαζόμενες ζώνες (HAZ), προτιμώνται τα παλμικά λέιζερ πράσινου ή υπεριώδους (UV).

2. Κοπή καρτέλας ηλεκτροδίου (κοπή περιγράμματος)

Μετά το σχίσιμο, οι ταινίες του ηλεκτροδίου κόβονται σε συγκεκριμένα γεωμετρικά περιγράμματα για να σχηματίσουν γλωττίδες σύνδεσης. Ανάλογα με την αρχιτεκτονική της κυψέλης, το προφίλ δέσμης λέιζερ μπορεί να διαμορφωθεί δυναμικά ώστε είτε να κόβει την επίστρωση και το υπόστρωμα είτε να κόβει επιλεκτικά μόνο του το μεταλλικό φύλλο.

• Επιλογή λέιζερ:Τα λέιζερ παλμικής ίνας υπερύθρων υψηλής-αιχμής-τα λέιζερ είναι ιδανικά τόσο για τη χάραξη προφίλ με γλωττίδες αλουμινίου (κάθοδος) και χαλκού (άνοδος).

3. Επιλεκτικός καθαρισμός καρτέλας με λέιζερ (αφαίρεση επίστρωσης)

Για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη συγκόλληση με υπερήχο ή με λέιζερ κατά τη συναρμολόγηση της κυψέλης, η επίστρωση ενεργού γραφίτη ή οξειδίου μετάλλου πρέπει να αφαιρεθεί με ακρίβεια από τις καθορισμένες ζώνες επαφής για να εκτεθεί γυμνό φύλλο χαλκού ή αλουμινίου.

• Βασική πρόκληση:Πλήρης αφαίρεση του ενεργού υλικού χωρίς να καψαλιστεί ή να αραιωθεί το υποκείμενο λεπτό υπόστρωμα μεμβράνης.
• Επιλογή λέιζερ:Τα λέιζερ με παλμική ίνα υπερύθρων υψηλής

Για την επεξεργασία κατάντη, η διατήρηση της απόλυτης καθαρότητας της επιφάνειας είναι εξίσου σημαντική-μάθησηγιατί ο προ{0}}καθαρισμός των ακροδεκτών συγκόλλησης είναι κρίσιμος στη διάταξη της μπαταρίας λιθίου PACKγια την αποφυγή ελαττωμάτων σύνδεσης.

4. Κοπή διαχωριστικής μεμβράνης

Η μεμβράνη διαχωριστή πολυμερούς αποτρέπει τα εσωτερικά βραχυκυκλώματα και πρέπει να κοπεί ώστε να ταιριάζει με τις διαστάσεις της κυψέλης με ακρίβεια χωρίς να δημιουργεί ξεφτισμένα άκρα ή λιωμένα σφαιρίδια.

• Επιλογή λέιζερ: Επειδή οι διαχωριστές αποτελούνται από ευαίσθητα στη θερμότητα-οργανικά πολυμερή (PP/PE), λέιζερ παλμικής υπεριώδους ακτινοβολίας ή λέιζερ εξαιρετικά-μικρών παλμών (femtosecond/picosecond) χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση "ψυχρής αφαίρεσης", αποδίδοντας λείες, ελεύθερες άκρες-.

Για να κατανοήσετε πώς οι εξαιρετικά-παλμοί φωτός επιτυγχάνουν μηδενική-θερμική ζημιά, εξερευνήστε την τεχνική μας ανάλυση στοδυνατότητες κατεργασίας λέιζερ femtosecondγια εφαρμογές μικρο-ακριβείας.