广东利元亨智能装备股份有限公司(以下简称:利元亨)是中国领先的高端智能装备和工厂自动化解决方案供应商之一。公司在激光设备方面的产品涵盖有激光焊接、激光打标、激光切割和激光清洗,据悉,激光清洗技术一直是利元亨技术研发的重点之一,近期利元亨研发团队已攻克高效激光清洗技术。

由于激光清洗具有绿色、高效、清洗效果好、对铜箔损伤小等优点,阳极极片激光清洗正受到越来越多的关注。随着激光器性能的不断提升以及成本的大幅度降低,激光清洗技术被越来越多地应用于各种领域。如在锂电池制造工艺中,在焊接极耳之前,需要先清洗掉待焊极耳区域的涂层。去除涂层的方法主要有机械刮除、贴发泡胶和激光清洗。其中机械刮除法容易损伤极片,并且难以保证涂层清除干净;贴发泡胶法工序较多,生产成本高,且不适用于阳极水性浆料。因此激光清洗被公认为是用于去除锂电池阳极极片正反面的涂膜并进行极耳焊接的优选方法。

▲利元亨激光清洗技术

▲激光清洗原理示意图

影响激光极片清洗质量和效率的关键工艺流程包括:极片走带定位、激光清洗和除尘。当完成极片一个位置的清洗之后,需要使下一个清洗位置尽快到达激光清洗区域,这要求高加速、高速和高精度的极片走带控制。

激光清洗过程是使用振镜控制激光束对清洗区域进行多次高速扫描填充和涂层去除的过程。由于清洗过程中振镜扫描速度很高,需要对振镜和激光进行高速、实时、高精度的同步控制;为了保证清洗效率且不损伤铜箔,必须对各次激光清洗的脉宽、功率、频率、扫描速度、线间距等参数进行全面优化。激光清洗掉的涂膜材料会产生大量粉尘,因此需要有设计合理的除尘系统对粉尘进行处理,以保证清洗效果、避免粉尘逸散污染车间环境及除尘系统产生过多噪声污染消耗过多能源。

利元亨研发团队研发的高效极片激光清洗设备通过极片连续走带定位,配合流体力学仿真优化的除尘系统,使用激光高速扫描快速去除锂电池阳极极片正反面的涂膜,裸露出中间的金属导电集流体,便于后工序TAB焊接的要求。新技术相比原技术具有清洗效率高、清洗质量好、尺寸精度准的特点。

利元亨极片激光清洗技术的特点:

1、清洗效率高:

单工位效率>15PPM ← 全面优化的激光清洗工艺+高速高精度走带定位控制;

2、清洗质量好:

残留和针孔<0.10mm ← 全面优化的激光清洗工艺+仿真优化的除尘系统;

3、尺寸精度准:

槽位尺寸误差<0.15mm ← 高达0.5µs的激光振镜控制时间同步精度。

4、自动纠偏收放卷机构,保证放卷平衡性。

5、清洗前实时检测极片边缘偏移,激光路径实时补偿,保证清洗区域面积。

6、适应辊压前后的极片,清洗效果不受影响。

▲清洗效果显微镜照片

激光清洗技术作为现代绿色清洗技术,是新时代工业发展的产物,具有省时、省力、对基材损伤小、环境污染少的优点。据统计,2018年全球清洗市场总额已达到5.89亿美元,预计到2023年,这一数值将攀升至7.24亿美元,可见引入激光清洗技术将会带来极其可观的经济效益。利元亨在2021年将大力推进激光清洗技术在新能源,ICT,汽车零部件领域的广泛应用。

目前,我国激光清洗设备的制造技术、先进程度与西方国家相比仍处于劣势,且我国激光清洗技术的应用覆盖率也比较低,还无法完全取代传统的清洗工艺。利元亨研究高效率激光清洗技术并开发配套的设备,并使其在短时间内应用化、实用化是一次创新飞跃,这对推动高新技术产业的发展具有重要意义。

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