リチウム電池の処理にレーザー技術を選択する必要があるのはなぜですか？

新エネルギー車のコンセプトは、資本市場を繰り返し席巻し、消費者から幅広い注目を集め、業界の巨人の注目を集め続けています。 「カーボンピークとカーボンニュートラル」などのコンセプトの導入により、新エネルギー車は新しい輸送コンセプトであるだけでなく、「緑の水と緑の山」を実現するための重要な方法でもあります。将来、新エネルギー車はまた、巨大な市場の可能性はまだ活用されていません。 2020年11月2日に国務院総局が発表した「新エネルギー車産業開発計画（2021-2035）」によると、2025年までに新エネルギー車の国内売上高は約20％に達すると推定されている。現在のデータは4％から5％の間であり、市場には将来の成長の余地が少なくとも3倍あることを反映しています。

新エネルギー車には、ハイブリッド電気自動車（HEV）や燃料電池電気自動車（FCEV）などの技術ルートが含まれます。しかし、現在のところ、新エネルギー車は一般的に純粋な電気自動車のルート、つまりおなじみのテスラと新しい自動車製造部隊のグループのみを指します。純粋な電気自動車のコアコンポーネントは、リチウム電池です。

新しいタイプのクリーンエネルギーとして、リチウム電池は新エネルギー車だけでなく、電車、電動自転車、ゴルフカートなどのさまざまな製品にも電力を供給できます。リチウム電池の製造は、1つのプロセスステップによって密接に関連しています。製造プロセスには、ポールピースの製造、電池セルの製造、および電池の組み立てが大まかに含まれます。したがって、リチウム電池の品質は新エネルギー車の性能を直接決定し、製造技術と設備に厳しい要件を課します。高度な「軽量」製造ツールとしてのレーザー溶接と切断に代表されるレーザー技術は、高効率、精度、柔軟性、信頼性と安定性、低溶接材料損失、自動化、高度な安全性の特性を示し、パワーリチウム電池の製造工程。

新エネルギーリチウム電池の分野におけるレーザー加工技術の応用
01、レーザー切断

リチウム電池の処理には、高精度、制御性、および処理機の品質が必要です。レーザー技術が登場する前は、リチウム電池業界は通常、処理と切断に従来の機械を使用していましたが、従来の型抜き装置は使用中に使用するのが困難でした。バッテリーの過熱、短絡、さらには爆発などのさまざまな危険な問題を引き起こす可能性のある摩耗、ほこりの落下、バリを避けてください。

危険を避けるために、切断にはレーザーを使用する方が適しています。レーザー切断は、従来の機械的切断と比較して、工具摩耗がなく、柔軟な切断形状、エッジ品質管理、高精度、運用コストの削減という利点があり、製造コストの削減、生産効率の向上、新製品の金型の大幅な短縮につながります。カットサイクル。新エネルギー車のコアコンポーネントであるリチウム電池は、車両全体の性能を直接決定します。新エネルギー車市場の漸進的な爆発により、レーザー切断は将来大きな市場の可能性を秘めています。

リチウム電池の製造工程は、典型的な「ロールツーロール」プロセスであり、薄膜から個々の電池への処理と、個々の電池の電池システムへの組み立てが含まれます。典型的なリチウム電池には、下の図に示すように、アノード膜、セパレーター膜、カソード膜の3つの膜があります。



 

電極コーティングの厚さは通常100μmですが、セパレーターは50μmです。アノードフィルムはグラファイトでコーティングされた銅フィルムであり、カソードフィルムはリチウム金属酸化物でコーティングされたアルミニウムフィルムであり、分離フィルムはポリプロピレンとポリエチレンで構成されています。

リチウム電池の製造工程

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加工機の精度、制御性、品質に対する要求が高いため、金属箔のスリッター、箔の切断、セパレーターの箔の切断を切断プロセスに適用する必要があり、レーザー処理により適しています。

ホイルスリッター

金属箔スリッタープロセスとは、電池の設計に従って、金属箔のロールを長辺に沿って薄いストリップに切断することを指します。赤外線パルスレーザーは、電極コーティングを高速かつ高品質でスリットできるこのリンクに適しています。スリットの幅と品質についてより正確な要件がある場合は、パルス緑色光と紫外線も考慮することができます。

箔切り

金属箔切断工程とは、電池の設計上、細長い陽極膜と陰極膜を必要な形状に切断することです。バッテリーの設計と金属箔ロールが完全にコーティングされているかどうかに応じて、コーティングを切断するビームを選択または調整するか、金属箔のみを切断することができます。このリンクに適用できるレーザーは、アルミホイルのスリッターリンクと同じです。

セパレータホイル切断

アルミホイルの切断と同様に、カバーフィルムもバッテリーの設計を参照して必要な形状に切断する必要があります。アイソレーションフィルムは有機化合物で構成されているため、パルス紫外線レーザーが最適です。

02、レーザー溶接

リチウム電池の製造には10以上のステップがあり、レーザー溶接機の役割は、動作中の電池の範囲と安全性を確保するためのリチウム電池製造装置の完全なセットを顧客に提供することです。従来のアルゴンアーク溶接、抵抗溶接などの方法と比較して、レーザー溶接には大きな利点があります。1つは熱影響部が小さく、2つ目は非接触処理、3つ目は処理効率が高いことです。レーザー溶接の観点から、リチウム電池の主な溶接材料はアルミニウム合金と銅合金です。電池ケースの形状は、主に正方形と円筒に分かれています。現在、国内の角柱電池の普及率は比較的高い。溶接方法は主にスプライシング溶接とスタック溶接です。新エネルギーリチウム電池の分野では、レーザー溶接技術がタブ、電池セルシェル、シーリングネイル、フレキシブル接続、防爆バルブ、電池モジュールなどの溶接に大規模に使用されています。

レーザー溶接エネルギーが集中し、溶接効率が高く、加工精度が高く、溶接シームのアスペクト比が大きい。レーザービームは、焦点を合わせたり、位置合わせしたり、光学機器でガイドしたりするのが簡単で、ワークピースから適切な距離に配置して、ワークピースの周囲の固定具や障害物の間でガイドすることができます。加工中のレーザービームの入熱量が少なく、熱影響部が小さく、ワークの残留応力や変形が少なく、精密な溶接が可能です。パワーバッテリーのバッテリーセルは「携帯性」の原理に従っているため、材料は一般的にアルミニウム合金で薄く、シェル、カバー、および底部は一般に1.0mm未満である必要があります。現在の主流メーカーの基本的な材料の厚さは約0.8mmです。これらのシートを溶接するには、レーザー溶接を使用する必要があります。

03、レーザー洗浄

リチウム電池の製造には、ポールピースの製造、電池セルの製造、電池の組み立ての3つの部分が含まれます。 3つの製造プロセスにレーザー洗浄を追加すると、バッテリーの製造プロセスレベルを大幅に向上させることができます。

ポールピースコーティング前のレーザー洗浄

リチウム電池の正極板と負極板は、リチウム電池の正極材と負極材を薄い金属片にコーティングすることで作られています。電極材料を薄い金属片にコーティングする場合は、薄い金属片を洗浄する必要があります。薄い金属片は一般的にアルミニウムの薄いまたは薄い金属ストリップ。銅は薄く、元のウェットエタノール洗浄はリチウム電池の他の部分に損傷を与えやすいです。レーザードライクリーニング機は、上記の問題を効果的に解決することができます。

バッテリー溶接前のレーザー洗浄

パルスレーザー直接放射除染を使用すると、表面温度が上昇し、熱膨張が発生します。熱膨張により、汚染物質または基板が振動し、汚染物質が表面吸着力に打ち勝ち、基板表面から分離して、オブジェクトの表面の汚れ。この方法により、バッテリーポールの端面の汚れやほこりなどを効果的に除去し、事前にバッテリー溶接の準備をして、溶接製品の不良を減らすことができます。

バッテリー組み立て中のレーザークリーニング

リチウム電池の安全事故を防止するためには、一般にリチウム電池セルに外部接着剤処理を施して絶縁、短絡の発生防止、回路の保護、傷の防止を行う必要があります。絶縁板とエンドプレートをレーザー洗浄し、セルの汚れた表面を洗浄し、セルの表面を粗くし、接着剤や接着剤の接着性を向上させ、洗浄後に有害な汚染物質を生成しません。これは環境に優しいグリーン洗浄方法です。世界が環境保護に大きな注意を払うとき、ますます重要になります。

タブのクリーニング

特定の状況下では、裸の銅またはアルミホイルのラベルを表示するために、グラファイトとリチウム金属酸化物を除去する必要があります。このステップの鍵は、その下の金属箔を損傷することなくコーティング材料を除去することです。このリンクに適した技術は、パルス赤外線レーザーです。

04、レーザーマーキング

レーザーマーキングは、高速、生産効率、レンダリング効果に優れているため、リチウム電池の製造・加工に徐々に使用されており、長寿命、操作が簡単、消耗品がないため、コストを大幅に節約できます。と労働。リチウム電池の処理中に、レーザーを使用して、コード、文字、製造日、偽造防止コード、およびその他の情報で表面をマークすることができます。これにより、リチウム電池が損傷するだけでなく、電池の全体的な美観も向上します。 。レーザーマーキングの特徴は非接触であり、規則的または不規則な物体の表面に印刷およびマーキングできます。ワークピースにマーキングした後、内部応力や変形がなく、元の精度を保証するだけではありません。ワークピースだけでなく、表面に腐食、摩耗、中毒、汚染を引き起こし、加工効率を大幅に向上させます。

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