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鋰電池制造“利器”—— 激光切割極耳!


隨著新能源行業的蓬勃發展,鋰電池的需求量急劇增加。調研數據顯示,2018年中國鋰電池總出貨量102GWh,同比增長27%。其中動力鋰電池出貨量為65GWh,同比增長46%。占鋰電池總出貨量的63.7%,較2017年上升8.3個百分點。

 

出貨量統計.png

鋰電池汽車.jpg

 

  

面對新能源時代下動力鋰電池商業化的發展需求,各大企業廠商都迫切想要找到一個能從根本上“提質降本”的解決方案,以突破現有制造加工技術下的應用局限。其中,在動力鋰電池的極耳加工環節中,傳統的五金模切技術存在的瓶頸就已日益凸顯,包括加工效率低、應用靈活性差等問題,已無法適應智能制造的發展要求,取而代之的激光極耳切割技術則成為了降低動力鋰電池極耳片生產成本,提升產品穩定性的新路徑。

制作工序圖.png 

 

極耳片切割方式優劣對比

 

動力鋰電池極耳片切割方式對比

切割方式

優勢

劣勢

激光切割

 

·切割效率高

·維護成本低,無耗材

·切割形狀、尺寸、間距靈活變換

·針對不同極耳材料、厚度,靈活調節激光參數適配

·一臺設備兼容多種極耳片

 

·一次性投入成本高

傳統模切

 

·一次性投入成本低

 

·刀具損耗,需定期更換

·模具更換時間長

·切割形狀比較限制,調節麻煩

·切割極耳材料比較限制

 

 

激光切割極耳效果

 

激光在鋰電池極片上切割出正負極耳朵時,切割效果會直接影響鋰電池的安全性。切割毛刺、熱影響區和漏金屬區過大,都可能影響鋰電池的性能。針對不同的電極片材質,需要調節不同的激光切割工藝參數適配。


動力鋰電池極耳片切割材質

動力鋰電池極片

材質

切割效果評判參數

正極

鋁箔,(三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰)

熱影響區、毛刺

負極

銅箔,石墨

 

負極切割效果.jpg

正極切割效果.jpg


 從切割效果可見:激光切割極耳的垂直毛刺小于10um,水平毛刺小于15um,熱影響區小于15um。這些工藝瑕疵得到嚴格的控制,極大降低了鋰電池的安全隱患。

 

 

極耳切割所用激光器選擇


動力鋰電池極耳片切割激光器選型

激光器類型

參數要求

MOPA脈沖光纖激光器

光束質量好

脈沖寬度30-200ns可調

重復頻率高

功率高(100-500W)

單模小芯徑連續光纖激光器

光束質量好

光纖芯徑小,聚焦能量密度大

功率高(500-1000W)

 

對于光纖激光器而言,其中一個重要參數就是光束質量M2。光束質量直接決定了一臺光纖激光器所能調出的最佳效果。因此,改善光束質量是極耳切割光纖激光器的重要課題。

 

目前普遍用于極耳切割的脈沖光纖激光器為100W左右,創鑫激光針對鋰電行業極耳切割工藝設計了一款MOPA光纖激光器MFPT-200M,具有切割效率高,兼容更多極耳材質和厚度切割的優點。

200M.jpg 

創鑫激光MFPT-200M光纖激光器

 

MFPT-200M參數

No.

參數

數值

1

光束質量

1.6

2

平均光功率(Pnom)

 

200W

3

最大單脈沖能量

0.9mJ

4

脈沖寬度調節范圍

20-350ns

5

脈沖重復頻率

1-2000KHz

6

輸出光束直徑

6-9mm

 

采用單模連續光纖激光器切割極耳,毛刺和熱影響區更小。創鑫激光MFSC-1000W采用細光纖芯徑輸出,光束質量好,聚焦能量密度高,具有切割極耳材料更厚,切割速度更快等優點。

1000w.jpg 

創鑫激光MFSC-1000W連續光纖激光器


MFSC-1000W參數

No.

參數

數值

1

光束質量

1.1

2

平均光功率(Pnom)

 

1000W

3

QBH輸出芯徑

16μm

4

光斑模式

單模

5

中心波長

1080nm

6

光纖鎧纜長度

15mm

 


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