Lasertöötluse rakendamine liitium{0}}ioonakude tootmisel

Ülemaailmsetest süsinikdioksiidiheite vähendamise eesmärkidest ning elektrisõidukite (EV-de) ja energiasalvestussüsteemide (ESS) kiirest kasvust lähtuvalt nõuab täiustatud akude tootmine enneolematut täpsust, järjepidevust ja tõhusust.

Liitium-ioonaku (LIB) tootmine toimub tavaliselt suure -kiirusega rullist-rullile- (R2R) tootmisprotsessis, mis on jagatud kaheks põhifaasiks: elementide tootmine ja pakendi kokkupanek. Standardne liitiumioon{6}}element koosneb kolmest funktsionaalsest kihist:

• Anood:Grafiit{0}}kattega vaskfoolium (katte paksus ~100 μm).
• Katood:Liitiummetalloksiidiga{0}}kaetud alumiiniumfoolium (katte paksus ~100 μm).
• Eraldaja:Polüpropüleenist (PP) või polüetüleenist (PE) poorne membraan (~50 μm).

Peamised tootmisetapid-nagu elektroodide lõikamine, sakkide lõikamine, pinna puhastamine ja eraldaja lõikamine-nõuavad ranget servade kvaliteeti, alla-millimeetrist täpsust ja tahkete osakeste saastumist. Traditsioonilised mehaanilised stantsimis- ja lõikamistööriistad kannatavad tera kulumise, jämeduse ja sagedase seisaku tõttu.

Lasertöötlus pakub olulisi tehnilisi eeliseid:

• Kontaktivaba{0}}töötlus:Kõrvaldab mehaanilise pinge ja tööriistade kulumise.
• Suurepärane serva kvaliteet:Minimeerib pursked, termilised kahjustused ja võimalikud lühise{0}}riskid.
• Paindlikud CAD{0}}juhitavad kontuurid:Võimaldab kiireid disainimuutusi ilma ümbertööriistadeta.
• Madalamad pikaajalised{0}}kasutuskulud:Suur läbilaskevõime minimaalse hooldusega.

1. Elektroodi fooliumi lõikamine

Pideval rullimisel-rullimiseks{1}} tuleb laiad kaetud metallfooliumi põhirullid lõigata pikisuunas kitsasteks lintideks vastavalt lahtri konstruktsiooni mõõtmetele.

• Laseri valik: Impulss-infrapuna (IR) kiudlaserid tagavad suure lõikekiiruse ja suurepärased puhtad-lõigatud servad. Rakenduste jaoks, mis nõuavad sub-mikronilist täpsust ja minimaalset soojust{3}}mõjutatud tsoone (HAZ), eelistatakse impulssrohelist või ultraviolett- (UV) laserit.

2. Elektroodi saki lõikamine (kontuuri lõikamine)

Pärast lõikamist lõigatakse elektroodilindid kindlateks geomeetrilisteks kontuurideks, et moodustada ühenduslapid. Sõltuvalt raku arhitektuurist saab laserkiire profiili dünaamiliselt moduleerida, et lõigata läbi nii katte kui ka substraadi või trimmida valikuliselt ainult metallfooliumi.

• Laseri valik:Suure-tippvõimsusega-impulssiga infrapunakiudlaserid sobivad ideaalselt nii alumiiniumist (katood) kui ka vasest (anood) profiilide koostamiseks.

3. Selektiivne laserlipiku puhastamine (katte eemaldamine)

Usaldusväärse ultra-heli- või laserkeevituse tagamiseks elemendi kokkupanemise ajal tuleb aktiivne grafiit- või metalloksiidkate määratud kontakttsoonidest täpselt eemaldada, et paljastada paljas vask või alumiiniumfoolium.

• Peamine väljakutse:Aktiivse materjali täielik eemaldamine ilma selle all olevat õhukest fooliumist aluspinda kõrvetamata või vedeldamata.
• Laseri valik:Kõrg-impulssiga infrapunakiudlaserid (MOPA) võimaldavad täpset impulsi laiuse häälestamist, et saavutada puhas ablatsioon ilma voolukollektorit kahjustamata.

Järeltöötluse puhul on pinna absoluutse puhtuse säilitamine sama oluline-õppidamiks on keevisklemmide eelpuhastus-liitiumaku PACK-i komplektis üliolulineühendusdefektide vältimiseks.

4. Separaatori membraani lõikamine

Polümeerseparaatori membraan hoiab ära sisemised lühised ja see tuleb lõigata täpselt nii, et see sobiks raku mõõtmetega, ilma et tekiks kulunud servi või sulanud helmeid.

• Laseri valik: kuna separaatorid koosnevad soojus-tundlikest orgaanilistest polümeeridest (PP/PE), impulss-UV laseritest või ultra-lühikese impulssiga (femtosekund/pikosekund) laseritest, mida kasutatakse "külmablatsiooniks", mis annab siledad, prahivabad servad.

Et mõista, kuidas ülikiired valgusimpulssid ei tekita soojuskahjustusi null-, uurige meie tehnilist riketfemtosekundi lasertöötluse võimalusedmikro{0}}täppisrakenduste jaoks.