鄧永麗
廣州中國科學(xué)院工業(yè)技術(shù)研究院（廣州市南沙區(qū)海濱路1121號 511458）
1. 前言
激光是一種電磁波，具有許多自身特殊的性質(zhì)，在工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
激光和激光加工成為近20年發(fā)展最快的高新技術(shù)，已成為發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，改造傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。各種激光系統(tǒng)和設(shè)備正進(jìn)入各工業(yè)領(lǐng)域，包括電子、輕工、機(jī)械制造、鋼鐵、冶金等。同樣，在近年大力發(fā)展的新能源領(lǐng)域，激光也發(fā)揮著越來越大的作用。在鋰電池生產(chǎn)中，激光主要進(jìn)行極片切割和電池極耳和殼體的焊接等工作。
激光和激光加工成為近20年發(fā)展最快的高新技術(shù)，已成為發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，改造傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。各種激光系統(tǒng)和設(shè)備正進(jìn)入各工業(yè)領(lǐng)域，包括電子、輕工、機(jī)械制造、鋼鐵、冶金等。同樣，在近年大力發(fā)展的新能源領(lǐng)域，激光也發(fā)揮著越來越大的作用。在鋰電池生產(chǎn)中，激光主要進(jìn)行極片切割和電池極耳和殼體的焊接等工作。
2. 極片切割
鋰離子電池是20世紀(jì)90年代才被商品化的科技產(chǎn)品，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電池技術(shù)也取得了長足的發(fā)展；尤其是鋰離子電池格外引人注目。目前市場上應(yīng)用最廣的是正極為鋁箔負(fù)極為銅箔的鋰離子二次電池。正極鋁箔的厚度大多在20μm 左右,而負(fù)極銅箔相對較薄為12μm左右，鋁箔和銅箔兩面各有100μm左右的涂覆層。
目前鋰電池制造過程中，電池制片采用傳統(tǒng)的模切機(jī)、分條機(jī)等工藝設(shè)備，會造成極處產(chǎn)生毛刺，掉粉等問題，毛刺與粉塵容易刺穿隔膜，或者在充放電時候擊穿隔膜，造成電池內(nèi)部短路、發(fā)熱產(chǎn)生高溫甚至爆炸。同時，刀模沖壓過程中會磨損，需定期更換刀模，成本較高，而且從原理上無法根本解決這些問題。
隨著1064nm紅外激光器的低成本化，越來越多電池制造廠采用激光分切代替?zhèn)鹘y(tǒng)模切，相對于傳統(tǒng)模切，激光分切的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面：
? 切割效率高：傳統(tǒng)模切機(jī)的制片效率一般為0.7s左右,受機(jī)械運動限制，速度很難提升，而激光切割150μm厚的正極片速度可達(dá)1.2m/s；
? 極耳布局靈活：易形成多級耳分布，易于實現(xiàn)極耳極狀多樣化，有助于實現(xiàn)全自動化切割；
? 無機(jī)械壓力：極處無變形，內(nèi)部不產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，保證切割極片的工藝
穩(wěn)定性。鑒于振鏡的高速偏轉(zhuǎn)及易操控性和直觀性等特點，目前市場上多采用振鏡對極片進(jìn)行切割。經(jīng)過平場鏡聚集后的光斑尺寸和工作場域為：
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