Laserrensning til elektrodeplader til lithiumbatterier: Forøg effektivitet og kvalitet i el-produktion

Laserrensning betragtes bredt som "den grønne renseteknologi med det største udviklingspotentiale i det 21. århundrede." Det kan ændre kornstrukturen og orienteringen af ​​en substratoverflade uden at forårsage skade, og det gør det muligt at kontrollere overfladeruheden præcist -, hvilket direkte forbedrer substratets omfattende ydeevne.

Med accelerationen af ​​industrialiseringen og den konstante fremgang af "Dual Carbon"-målene (kulstoftop og kulstofneutralitet), erstatter laserrensning gradvist traditionelle rengøringsprocesser på tværs af mange sektorer, og det er blevet en uundværlig udstyrs-fremstillingsteknologi inden for avancerede-områder såsom generel industri, forsvar og skibsbygning. Intet sted er dette skift mere konsekvens end i produktionen af ​​lithiumbatterier, hvor renhedskravene opfylder ekstremt gennemløb og konsistenstryk. Ud over elektrodefolier,nye applikationer til energilaserrensningspan batterihuse, samleskinner og downstream EV komponenter.

Konceptet med laserrensning opstod i midten af-1980'erne. Dens princip er afhængig af egenskaberne for laserstråler - høj energitæthed, kontrollerbar retning og stærk fokuseringsevne. Disse egenskaber gør det muligt for laseren at interagere med forurenende stoffer knyttet til emnets substrat - såsom oliepletter, rustpletter, støvrester, belægninger, oxidlag eller film - hvilket får dem til at adskilles fra substratet gennem mekanismer som øjeblikkelig termisk ekspansion, smeltning og gasfordampning.

Hele laserrensningsprocessen er kompleks og kan groft opdeles i laserfordampning/-nedbrydning, laserablation, termisk ekspansion af forurenende partikler, substratoverfladevibrationer og forureningsfrigørelse. I øjeblikket er metoder som laserablationsrensning, flydende film-assisteret laserrensning og laserchokbølgerensning tilgængelige. Disse metoder kan stabilt og effektivt rense forskellige almindelige substratoverflader, herunder metaller, legeringer, glas og forskellige kompositmaterialer.

De komparative fordele ved laserrenseteknologi i forhold til kemiske og mekaniske alternativer er opsummeret nedenfor:

Laserrensning er blevet en primær metode til batterioverfladebehandling og er meget udbredt i de tre vigtigste produktionsprocesser for strømbatterier: elektrodepladefremstilling, cellefremstilling og batterisamling. Ved at anvende laserkilder, rensehoveder og kontrolsoftware gennem computer-integreret kontrol, forbedrer denne teknologi det overordnede niveau af batteriproduktion betydeligt.

1. Elektrodeplade (folie) Rengøring før belægning

Under belægningen af ​​elektrodematerialer på positive og negative strømaftagere skal metalfolierne rengøres. Den almindelige positive strømaftager er aluminiumsfolie, mens den negative strømaftager er kobberfolie. For at sikre stabiliteten af ​​strømaftagerne inde i batteriet, skal renheden af ​​begge materialer være over 98 %.

Traditionel våd ethanolrensning kan let forårsage skade på andre komponenter i lithiumbatterier. Brug af laserrensning til metalfolier forbedrer ikke kun effektiviteten af ​​rengøringsprocessen og sparer rengøringsressourcer, men etablerer også realtidsovervågning af renseprocesdata og kvantitativ vurdering af rengøringsresultater, hvilket effektivt kan forbedre konsistensen af ​​masseproduktion af elektrodeplader.

For at opnå høj-hastighed, ikke-skadelig folierensning på automatiserede batterilinjer, er producenter afhængige af specialiseret høj-præcisionsudstyr som f.eks.Lithium batteri folie laser rengøringssystem.

2. For-svejsning af flige, samleskinner og tætningsstifter

I de senere år er lasersvejsning blevet standardudstyr på strømbatteriproduktionslinjer og er meget udbredt til svejsning af strømbatterifaner, tætningsstifter, samleskinner og batterimoduler. En ren og ensartet overflade er en grundlæggende forudsætning for at opnå en vellykket og holdbar svejsning og limning. Derfor forbedrer overfladebehandling på svejseområder før svejsning - fjernelse af forurenende stoffer fra svejsesamlingerne - effektivt svejsekvaliteten og reducerer omkostningerne.

Sammenligning af terminalrensning

Laserrensning anvendes i rengøringsprocesserne til tætning af stifter og adapterplader i celletrinnet, samleskinner og terminaler i modulstadiet samt enkelt-blå film, silikone og belægninger. Det fjerner effektivt forurenende stoffer, støv og andet snavs fra forskellige endeoverflader, og tjener som forberedelse til batterisvejsning og reducerer svejsefejl. I højt-volumen PACK-produktion, dedikeretfor-rensning af laserterminal til svejseterminaleranses nu for at være afgørende for at forhindre ledfejl.

3. Overfladeforberedelse under modul- og pakkesamling

For at forhindre sikkerhedsulykker, der involverer lithiumbatterier, påføres ofte ekstern klæbende tape på lithiumbattericeller for at give isolering. Dette forhindrer kortslutninger, beskytter kredsløbsledninger og forhindrer ridser.

Rengøring af oxidlag på batteribakkesvejsesømme

Laserrensning påføres CMT-svejsesømme på batteripakkebakker, elektroforetiske belægninger på batteripakkens topdæksler, oxidlag langs tætningsspor på batteripakkehuse og oxidlag på beskyttende bundplader før svejsning. Denne proces forbedrer vedhæftningen til klæbende tape eller påføring af fugemasse. Da rengøringsprocessen ikke genererer skadelige forurenende stoffer, bliver denne grønne og miljøvenlige rengøringsmetode stadig vigtigere i forbindelse med øget miljøbevidsthed.

1. Miljømæssige fordele

Laserrensning er en "grøn" rengøringsmetode, der ikke kræver nogen kemiske midler eller rensevæsker. Det fjernede affald består næsten udelukkende af fast pulver, som er lille i volumen, let at opbevare, genanvendeligt, involverer ingen fotokemiske reaktioner og ikke genererer forurening. Det kan nemt løse de miljøforureningsproblemer, der er forbundet med kemisk rengøring. Ofte er en enkelt udsugningsventilator tilstrækkelig til at håndtere det affald, der genereres ved rengøringsprocessen.

2. Effektivitetsfordele

Traditionelle rengøringsmetoder er ofte kontakt-baserede og udøver mekanisk kraft på overfladen af ​​det objekt, der renses, hvilket kan beskadige overfladen. Alternativt kan rensemediet klæbe til overfladen af ​​objektet, blive umuligt at fjerne og forårsage sekundær forurening. Laserrensningens ikke--slibende og ikke--kontaktmæssige natur, kombineret med dens mangel på termiske effekter, sikrer, at underlaget ikke beskadiges, hvilket effektivt løser disse problemer.

3. Kontrol fordele

Lasere kan transmitteres via optiske fibre og integreres med manipulatorer og robotter for at lette fjernbetjening. De er i stand til at rense områder, der er svære at nå med traditionelle metoder, hvilket sikrer personalesikkerhed, når de bruges i farlige miljøer.

4. Bekvemmelighedsfordele

Laserrensning kan fjerne forskellige typer forurenende stoffer fra overfladerne af forskellige materialer og opnå et renhedsniveau, der ikke kan opnås med konventionelle rengøringsmetoder. Desuden giver det mulighed for selektiv fjernelse af overfladeforurenende stoffer uden at beskadige materialets underlag.

5. Omkostningsfordele

Laserrensning er hurtig og effektiv, hvilket sparer tid. Selvom køb af et laserrensesystem indebærer en relativt høj initial-tidsinvestering, sikrer systemet stabilt-langtidsforbrug med lave driftsomkostninger. Endnu vigtigere, det letter den nemme automatisering.

På tværs af elektrodebelægning, for-svejseforberedelse og slutmontering leverer laserrensning den overfladekvalitet, som moderne batteriproduktion kræver - uden forbrugsstoffer, kemikalier eller substratskader. Ud over elektrodeforberedelse er overfladekontamination stadig en førende årsag til sammenføjningsproblemer i nedstrømsmontage: implementering af grundig overfladeforberedelse tidligt i processen hjælperløse op til 70 % af svejsefejlpå tværs af battericellelinjen.