У процесі різання такі проблеми, як швидкий знос цвілі, тривалий час зміни цвілі, погана гнучкість та низька ефективність виробництва, часто призводять до нестабільних процесів, що призводить до непослідовної якості різання електродів та зниження продуктивності акумулятора. Лазерне різання, завдяки своїм перевагам відсутності відхилення вібрації, високої точності, хорошої стабільності та не потреби в заміні цвілі, поступово стало основним у виробництві літієвих акумуляторів. Він зазвичай використовується в таких процесах, як різання вкладки, розрізання листів електродів та розрізання сепаратора.
Характеристики різання штампу батареїМашина:
1. Надмірні, недостатні або нерівні розрізи можуть спричинити задишки.
2. Тулі або пошкоджені різання країв можуть виробляти задишки.
3. Неправильні умови різання, такі як поганий контакт між заготовкою та ударом або штампом, або неправильна висота позиціонування під час обрізки та пробивання, також може спричинити задими, якщо висота заготовки нижча, ніж висота позиціонування, що призведе до поганого пристосування між формою заготовки та ріжучою кромкою.
201
ХарактеристикиЕлектрод акумулятораМашина лазерного різання:
1. Вузькі розрізи.
2. Невелика зона, що постраждала від тепла, біля ріжучої кромки.
3. Мінімальна локальна деформація.
4. Неконтактне різання, чисте, безпечне та забруднення.
5. Проста інтеграція з автоматизованим обладнанням, полегшуючи автоматизацію процесів.
6. Немає обмежень щодо різання зачісок; Лазерні промені мають можливості профілювання.
7. Інтеграція з комп'ютерами, економити матеріали.
Враховуючи значну небезпеку для безпеки, які створюють Беррс від механічного різання штампів у силових акумуляторах, очікується, що в майбутньому є основним методом.
Малюнок 1: Вирізання штампу
Принцип лазерного різання:
Цілеспрямований лазерний промінь з високою потужністю опромінює аркуш електрода акумулятора, який підходить, швидко нагріваючи його до високої температури, внаслідок чого він розплавляє, випаровує, розпалюється або досягає точки запалювання, утворюючи отвори. Коли промінь рухається через аркуш, ці отвори утворюють суцільний вузький розріз, завершуючи різання електрода.
Малюнок 2: Схематична схема принципу лазерного різання
Основні параметри процесу лазерного різання:
①beam режим:
Чим нижчий режим променя, тим менший фокусований розмір плями, тим вище щільність потужності та щільність енергії, чим вузький зріз і чим вище ефективність та якість різання.
②поляризація лазерного променя:
Як і будь -який тип електромагнітної хвилі, лазерний промінь має електричні та магнітні векторні компоненти, які перпендикулярні один до одного та напрямок поширення променя. В оптиці електричний вектор вважається напрямком поляризації лазерного променя. Коли напрямок різання паралельно напрямку поляризації, передня передня частина врізає лазер найбільш ефективно, що призводить до вузького розрізу, низької перпендикулярності та шорсткості та високої швидкості різання.
③Laser Power:
Лазерне різання вимагає, щоб лазерний промінь був зосереджений на найменшому діаметрі плями з найвищою щільністю потужності. Лазерна потужність, необхідна для різання, в основному залежить від типу різання та властивостей матеріалу. Вирізання випаровування вимагає найвищої лазерної потужності шляхом розплавлення різання, а найменше потребує розрізання кисню.
Середня формула розрахунку потужності:
Середня потужність=Одиночна імпульсна енергія × Частота повторення
Формула обчислення потужності піку:
Пікова потужність=Одиночна енергія імпульсу / Ширина імпульсу
④focus Позиція:
Фокусна площина над заготовкою є позитивним дефокусом, а нижче заготовки - негативне дефокус. Відповідно до теорії геометричної оптики, коли позитивні та негативні площини дефокуса рівновіддалені від поверхні обробки, щільність потужності на відповідних площинах приблизно однакова.
⑤Laser Фокальна глибина:
Фокальна глибина системи фокусування суттєво впливає на якість лазерного різання. Якщо фокусна глибина зосередженого променя коротка, кут фокусування великий, а розмір плями значно змінюється біля фокусу, щільність потужності лазера на поверхні матеріалу буде сильно відрізнятися залежно від різних положень фокусування, що сильно впливає на різання. Для лазерного різання положення фокусування повинно бути на поверхні заготовки або трохи нижче поверхні заготовки для досягнення максимальної глибини різання та найменшої ширини різання.
Оскільки літіє іонні електроди акумулятора мають двостороннє покриття + структуру шару колектора середнього металу, а властивості покриття та металевої фольги сильно відрізняються, їх реакція на дію лазера також відрізняється. Коли лазер діє на негативний графітовий шар або позитивний активний матеріал матеріалу, через високу швидкість поглинання лазера та низьку теплопровідність, покриття вимагає відносно низької енергії лазера для плавлення та випаровування. Навпаки, колектор металевого струму відображає лазер і має швидку теплову провідність, тому лазерна енергія, необхідна для плавлення та випаровування металевого шару, вище.
Малюнок 3: Склад міді та розподіл температури в напрямку товщини одностороннього покриття негативного електрода під дією лазера
На малюнку 3 показано склад міді та розподіл температури в напрямку товщини одностороннього негативного електрода з покриттям під дією лазера. Коли лазер діє на графітному шару, графіт в основному випаровується завдяки його властивостям матеріалу. Коли лазер проникає в мідну фольгу, фольга починає танути, утворюючи розплавлений басейн. Якщо параметри процесу є невідповідними, можуть виникати проблеми: (1) покриття лущення на краю вирізання, оголення металевої фольги, як показано на лівому зображенні малюнка 4; (2) Велика кількість різання сміття навколо вирізаного краю. Ці проблеми можуть призвести до зниження продуктивності акумулятора та проблеми якості безпеки, як показано на правильному зображенні малюнка 4. Тому при використанні лазерного різання необхідно оптимізувати параметри процесу на основі властивостей активного матеріалу та металевої фольги, щоб забезпечити повне різання електрода -аркуша та хорошої якості вирізання, не залишаючи металевого сміття.
Малюнок 4: Високі проблеми: відкрита металева фольга та різання сміття
Вказівки для лазерного різання:
1. Ефективність різання: Поточний рівень 60-90 м/хв буде продовжувати вдосконалюватися, очікуваний рівень 120-180 м/хв протягом трьох років.
2. Майбутні досягнення нових типів лазерних та лазерних процесів можуть дозволити лазерне різання потрійних катодних матеріалів. Крім того, скорочення якості, таких як зон, що постраждали від тепла, задишки та розплавлені намистини, можна покращити за допомогою механічної стабільності та лазерних підвищення процесу.
3. Стабільність обладнання: Це включає підвищення стабільності самого обладнання за рахунок збільшення експлуатаційної доступності та оптимізації часу завантаження та вивантаження для підвищення загальної ефективності обладнання (OEE) та середнього часу між збоями (MTBF). Він також передбачає вдосконалення узгодженості якості продукції за рахунок вдосконалення індексу можливостей процесу (CPK).
4. Інтелект: Досягнення інтелектуальної машини, а потім повного інтелекту. Інтеграція онлайн-виявлення, управління PLC та контроль верхнього комп'ютера для одномомен-інтелекту. Потім, підключившись до заводських інформаційних систем та оптимізуючи збір даних з одномашинами, досягаючи повного інтелекту.
