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近(jin)年來，新能源汽車(che)如(ru)雨后春筍般涌現(xian)。與傳統燃(ran)料汽車(che)相比，新能源汽車(che)使用鋰電池作為(wei)動力源。

鋰離子電(dian)(dian)池(chi)是一種(zhong)二次(可充電(dian)(dian))電(dian)(dian)池(chi)，依靠鋰離子在(zai)正極(ji)和負極(ji)之(zhi)間移動(dong)。鋰電(dian)(dian)池(chi)作為一種(zhong)新型(xing)清潔能源(yuan)，不僅(jin)可以為新能源(yuan)汽車(che)(che)提(ti)供動(dong)力，還(huan)可以為電(dian)(dian)動(dong)火車(che)(che)、電(dian)(dian)動(dong)自行車(che)(che)、高爾夫球車(che)(che)等產品提(ti)供動(dong)力。

鋰(li)離子電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)生產與制造是(shi)緊密(mi)相連(lian)的(de)(de)。一般來(lai)說，鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)生產包括三個部分:電(dian)(dian)極的(de)(de)制造、電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)制造和電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)組裝(zhuang)。激(ji)光切割是(shi)這三個工序中的(de)(de)關鍵(jian)工序。

激光加工應用于新能源汽車鋰電池行業

在激光技術出現之前，電池工業應用傳統機械進行加工。與傳統加工相比，激光加工具有無刀磨損(sun)、切削形狀(zhuang)靈活、刃口質量(liang)控(kong)制、精(jing)度高、運行成本低等(deng)優點，有利于降低制造成本，提高生(sheng)產(chan)效率，大(da)大(da)縮短新產(chan)品的模切周期。

激光焊接為大規模生產鋰電池提供了解決方案

不同的(de)(de)材料(liao)焊接工藝、全密封包裝、本地化加工、高(gao)精度、質量(liang)一致(zhi)性、高(gao)生產(chan)率是實(shi)現高(gao)效電池制造(zao)的(de)(de)關鍵因素。先進的(de)(de)激光系統結合創新(xin)的(de)(de)加工技(ji)術，為大量(liang)生產(chan)鋰電池的(de)(de)許多應用提(ti)供經濟有效的(de)(de)解決方案(an)。

高亮度激光技術可以實現激光加工高抗材料的可能性

在電極的(de)(de)(de)生產和(he)(he)電池單元和(he)(he)模(mo)塊(kuai)的(de)(de)(de)組裝中(zhong)，需要進行許多切割、焊接(jie)(jie)(jie)和(he)(he)密封操作。潛在的(de)(de)(de)激光(guang)應用包(bao)括電極切割、內部元件(jian)與電極和(he)(he)極端(duan)電的(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)(jie)，以及電池外(wai)殼的(de)(de)(de)密封。大多數金屬部件(jian)是由銅或(huo)鋁制成(cheng)的(de)(de)(de)，因為(wei)(wei)它們具有極好的(de)(de)(de)導(dao)電性。這些高反射性的(de)(de)(de)材料曾經給激光(guang)加工帶來了挑(tiao)戰，但現在先進的(de)(de)(de)高亮度激光(guang)技術已經成(cheng)功(gong)地解決了這個問題，使焊接(jie)(jie)(jie)相同和(he)(he)不同的(de)(de)(de)材料成(cheng)為(wei)(wei)可能(neng)。

激光切割在電極切割中具有突出的優勢

所(suo)述鋰電(dian)池電(dian)極由兩(liang)側涂(tu)有活性(xing)材料的鋁和(he)(he)銅片(pian)組成，作為集電(dian)極液。金屬板的厚度從0.01mm(無涂(tu)層(ceng))到0.2mm(有涂(tu)層(ceng))不(bu)(bu)等，這(zhe)取決于(yu)單元的設計(圓(yuan)(yuan)筒或平(ping)板)和(he)(he)電(dian)極的類型(xing)(陰(yin)極或陽極)。模切(qie)用(yong)于(yu)加工(gong)平(ping)面電(dian)極，旋轉刀(dao)切(qie)割用(yong)于(yu)切(qie)割圓(yuan)(yuan)柱(zhu)形單元的電(dian)極板條。這(zhe)兩(liang)種(zhong)方法(fa)都(dou)需要相對昂貴的切(qie)削刀(dao)具(ju)，過度的磨(mo)損(sun)會導(dao)致過程不(bu)(bu)穩定和(he)(he)切(qie)削質量差。特別是，刀(dao)片(pian)和(he)(he)微(wei)米(mi)級(ji)材料的任何輕微(wei)彎曲(qu)都(dou)可能(neng)導(dao)致整個系統短(duan)路和(he)(he)災難性(xing)故障。因此，這(zhe)種(zhong)方法(fa)需要經常(chang)維護和(he)(he)更換(huan)工(gong)具(ju)。

在(zai)(zai)高速加工中(zhong)，電極材料(liao)的(de)激光切(qie)割已被證明在(zai)(zai)質(zhi)量和成本上優于機械(xie)切(qie)割。圓盤和光纖激光器(qi)提供高光束質(zhi)量為更(geng)小的(de)光斑尺寸和更(geng)高的(de)功率密度(du)切(qie)割高反射(she)銅和鋁板。采用(yong)單模(mo)光纖激光器(qi)可優化工藝(yi)，獲得良(liang)好的(de)切(qie)割質(zhi)量。在(zai)(zai)50W - 200W相對較低的(de)功率范圍(wei)內，需要實現大(da)于10 m/min的(de)切(qie)削(xue)(xue)速度(du)。部分研究結(jie)果表明，非接觸式激光切(qie)割技(ji)術有潛力成為傳統(tong)切(qie)割技(ji)術的(de)有力競(jing)爭對手。前(qian)者(zhe)具有刀具無磨損、靈活(huo)性高、切(qie)削(xue)(xue)質(zhi)量一(yi)致(zhi)等優點。

激光焊接實現了鋰電池裝配過程中的高速焊接和短周期焊接

高(gao)反射銅(tong)材料的(de)激光(guang)焊(han)接(jie)(jie)是(shi)激光(guang)和(he)(he)工(gong)(gong)藝設(she)計的(de)難(nan)點，因為(wei)高(gao)非(fei)線性(xing)的(de)激光(guang)束與材料相互(hu)作用，使得加工(gong)(gong)過程非(fei)常(chang)嚴(yan)格，限制了(le)(le)(le)加工(gong)(gong)的(de)重復性(xing)。目(mu)前，在銅(tong)表面鍍(du)鎳或添加一層鎳是(shi)為(wei)了(le)(le)(le)提高(gao)釬焊(han)過程的(de)能量吸收和(he)(he)工(gong)(gong)藝穩定性(xing)。該研究(jiu)中心(xin)研究(jiu)了(le)(le)(le)Nd:YAG、光(guang)盤和(he)(he)光(guang)纖激光(guang)器用于各種電池組件的(de)連續和(he)(he)脈沖激光(guang)焊(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)藝，功率范圍從(cong)500瓦到幾千瓦。這些激光(guang)器提供了(le)(le)(le)建立(li)熔接(jie)(jie)工(gong)(gong)藝所需(xu)的(de)功率密度，并實現了(le)(le)(le)高(gao)速(su)焊(han)接(jie)(jie)和(he)(he)低成本大批量生產所需(xu)的(de)短周期時間。

鋰電池(chi)作為新能(neng)源汽(qi)車的(de)核心(xin)部件，直(zhi)接決定著汽(qi)車的(de)壽命。伴(ban)隨著新能(neng)源汽(qi)車市(shi)場的(de)逐日(ri)興(xing)起(qi)，激(ji)光切割機(ji)在未來具有巨大(da)的(de)市(shi)場潛力。