Waarom lasersnijden van de batterijelektrode geleidelijk mainstream worden

In het snijproces leiden problemen zoals snelle schimmelslijtage, lange schimmelveranderingstijden, slechte flexibiliteit en lage productie -efficiëntie vaak tot onstabiele processen, resulterende inconsistente elektrode -snijkwaliteit en verminderde batterijprestaties Lasersnijden, vanwege de voordelen van geen trillingsafwijking, hoge precisie, goede stabiliteit en geen behoefte aan schimmelvervanging, wordt geleidelijk uitgesproken in de productie van lithiumbatterijen Het wordt vaak gebruikt in Processessuch als tabsnijden, elektrode vellen en scheidingsgeslagen

Kenmerken van Batterij -elektrode die snijden Machine:

1 Overmatig, onvoldoende of ongelijke snijwaten kunnen bramen veroorzaken

2 Doffe of beschadigde randen kunnen bramen produceren

3 Beval wordende omstandigheden, zoals slecht contact tussen het werkstuk en de punch ordie, of onjuiste positioneringshoogte tijdens het trimmen en ponsen, kunnen ook bramen als de werkstukhoogte lager is dan de positioneringshoogte, wat resulteert in een slechte pasvorm tussen de vorm van het werkstuk en de snijrand

4 Moldtemperatuurstijging tijdens de werking kan kloofveranderingen veroorzaken, wat leidt tot bramen op de gesneden elektrodebladen

Kenmerken vanBatterijelektrode Lasersnijmachine:

1 Smalige snijgaten

2 Smallheat-getroffen zone in de buurt van de snijkant

3 Minimale lokale bescherming

4 Vrij contact, schoon, veilig en vervuiling zonder contact

5 EasyIntegration met geautomatiseerde apparatuur, waardoor procesautomatisering wordt vergemakkelijkt

6 Geen restricties en het snijden van werkstukken; Laservalen hebben profileermogelijkheden

7 Integratie met computers, het besparen van materialen

Gezien de significante veiligheidsrisico's van bramen van mechanische matrijs snijden in powerbatterijen, wordt naar verwachting lasersnijden naar verwachting de primaire methode in de toekomst

Afbeelding 1: Die snijden

Principe van laser snijden:

Een gerichte high-power dichtheid laserstraal bestraft de batterij-elektrodeplaat die moet worden gesneden, waardoor het snel wordt verwarmd tot een hoge temperatuur, waardoor deze het ontstekingspunt smelt, verdampt, ablateert of bereikt en gaten wordt gevormd Terwijl de straal over het vel beweegt, vormen deze gaten een continue smalle snede, waardoor het snijden van het theelektrodeblad wordt voltooid

Figuur 2: Schematisch diagram van het lasersnijprincipe

Hoofdprocesparameters van lasersnijden:

● Beam -modus:

Hoe lager de bundelmode, hoe kleiner de gerichte plekgrootte, hoe hoger de vermogensdichtheid enenergiedichtheid, hoe smaller de snit en hoe hoger de snijefficiëntie en kwaliteit

● ¡Polarisatie van de laserstraal:

Zoals elk type elektromagnetische golftransmissie, heeft een laserstraal elektrische en magnetische vectorcomponenten die loodrecht op elkaar staan ​​en op de richting van de voortplanting In de optiek wordt de elektrische vector beschouwd als de polarisatie -leiding van de laserstraal Wanneer de snijrichting parallel is aan de polarisatierichting, absorbeert het snijden voorkant de laser het meest efficiënt, wat resulteert in een smalle snede, laag gesneden loodrechtheid en ruwheid en hoge snelheidsnelheid

● ¢ Laservermogen:

Lasersnijvervaardingen De laserstraal om te worden gericht op de kleinste spotdiameter met de hoogste vermogensdichtheid Het laservermogen dat nodig is om te snijden, hangt voornamelijk af van het snijtype en de eigenschappen van het materiaal dat wordt gesneden Vaporisatie-cutting vereist het hoogste laservermogen, gevolgd door smeltend snijden, en oxygen-geassisteerd smeltende snijden vereist het minst

Gemiddelde PowerCalculation -formule:

Gemiddeld vermogen = Single Pulse Energyà Repetition Frequency

Peak PowerCalculation Formule:

Piekvermogen = enkele pulsenergie / pulsbreedte

● £ focuspositie:

De focale planabove Het werkstuk is positieve defocus en onder het werkstuk is negativedefocus Volgens de geometrische optische theorie is de vermogensdichtheid, wanneer de positieve en negativedefocus -vlakken op gelijke afstand zijn van het verwerkingsoppervlak, de overeenkomstige vlakken ongeveer hetzelfde

● ¤laser focaldepth:

De focale diepte van het focussysteem beïnvloedt de kwaliteit van het lasersnijversnijding aanzienlijk Als de focaldept van de gerichte balk kort is, is de focushoek groot en verandert de vlekken aanzienlijk in de buurt van de focus, de laserkrachtdichtheid op de materialenurface zal sterk variëren met verschillende focusposities, waardoor het doorgaan van het product sterk beïnvloedt Voor lasersnijden moet de focuspositie op of iets onder het werkstukoppervlak liggen om de maximale snijdiepte en de kleinste breedte te bereiken

Aangezien lithium-ionbatterie-elektrodebladen een dubbelzijdige coating + middelste metaalstroomcollectorlaagstructuur hebben en de eigenschappen van de coating en metaal foildiffer sterk, verschillen hun reacties op laseractie ook Wanneer de laseracteert op de negatieve grafietlaag of positieve actieve materiaallaag, vanwege de absorptiesnelheid van hoge laser en lage thermische geleidbaarheid, is de coatingafhankelijke relatief lage laserergie voor smelten en verdamping Daarentegen reflecteert de metaalstroomcollector de laser en heeft een snelle thermische geleiding, dus de laserergie die nodig is voor smelten en verdamping van de metalen laag ishigher

Figuur 3: Kopersamenstelling en temperatuurverdeling in de richting van een enkelzijdige gecoate negatieve elektrode onder laseractie

Figuur 3 toont de samenstelling van de copper en temperatuurverdeling in de dikterichting van asingle-zijdige gecoate negatieve elektrode onder laseractie Wanneer de laseracton de grafietlaag, verdampt het grafiet voornamelijk vanwege de materiaaleigenschappen Wanneer de laser de koperen folie doordringt, begint de folie te smelten en vormt hij Amolten -pool Als de procesparameters ongepast zijn, kunnen problemen optreden: (1) Coating peeling aan de gesneden rand, waardoor de metaalfolie wordt blootgelegd, zoals weergegeven in het beeld van figuur 4; (2) Een grote hoeveelheid snijafval rond de cutedge Deze problemen kunnen leiden tot verminderde batterijprestaties en veiligheidskwaliteitsproblemen, zoals weergegeven in de rechterafbeelding van figuur 4 Daarom is het bij gebruik van laserculten noodzakelijk om de procesparameters te optimaliseren op basis van de properties van het actieve materiaal en metaalfolie om te zorgen voor een volledige snij van het elektrode plaat en een goede geavanceerde kwaliteit zonder achterhoofd van het metalen debris

Afbeelding 4: Snijkeropproblemen: blootgestelde metaalfolie en snijdende puin

Improvement Directions voor lasersnijden:

1 Cutefficiëntie: het huidige niveau van 60-90 m/min zal blijven verbeteren, met een geëxpecteerd niveau van 120-180 m/min binnen drie jaar

2 Cutingquality: Momenteel kan lasersnijden niet direct worden gebruikt op ternaire kathodemateriële gebieden Toekomstige vooruitgang in nieuwe lasertypen en laserprocessen Mayenable Laser Cutting of Ternary Cathode Materials Bovendien kunnen problemen met snijquality zoals door warmte aangetaste zones, bramen en gesmolten kralen worden verbeterd door mechanische stabiliteit en verbeteringen van het laserproces

3 Apparatuurstabiliteit: dit omvat het verbeteren van de stabiliteit van de apparatuur zelf door de operationele beschikbaarheid in te schakelen en het laden en het lossen van timesto te optimaliseren Verbetering van de algehele apparatuureffectiviteit (OEE) en gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF) Het omvat ook het verbeteren van de consistentie van de productkwaliteit door de Process Capability Index (CPK) te verbeteren

4 Intelligentie: het bereiken van single-machine intelligentie en vervolgens volledige intelligentie Integratie van online detectie, PLC-besturingselement en bovenste computerbesturing Forsingle-machine intelligentie Door verbinding te maken met fabrieksinformatiesystemen en single-machine gegevensverzameling te optimaliseren, te bereiken met volledige line-intelligence.