Лазерно почистване на плочи с електроди на литиева батерия: Повишаване на ефективността и качеството при производството на електромобили

Лазерното почистване е широко смятано за „зелената технология за почистване с най-голям потенциал за развитие през 21 век“. Може да промени структурата на зърната и ориентацията на повърхността на субстрата, без да причинява повреда, и позволява грапавостта на повърхността да бъде прецизно контролирана -, като директно подобрява цялостната производителност на субстрата.

С ускоряването на индустриализацията и постоянния напредък на целите за „двоен въглерод“ (въглероден пик и въглеродна неутралност), лазерното почистване постепенно измества традиционните почистващи процеси в много сектори и се превърна в незаменима технология за-производство на оборудване в-области от висок клас като обща промишленост, отбрана, корабостроене и космическа промишленост. Никъде тази промяна не е по-значима, отколкото в производството на литиеви батерии, където изискванията за чистота отговарят на изключителна производителност и натиск за консистенция. Отвъд електродните фолиа,нови приложения за енергийно лазерно почистванекорпуси за батерии, шини и EV компоненти надолу по веригата.

Концепцията за лазерно почистване възниква в средата на-80-те години. Неговият принцип разчита на характеристиките на лазерните лъчи - висока енергийна плътност, контролируема посока и силна способност за фокусиране. Тези свойства позволяват на лазера да взаимодейства със замърсители, прикрепени към субстрата на детайла - като маслени петна, петна от ръжда, остатъци от прах, покрития, оксидни слоеве или филми - което ги кара да се отделят от субстрата чрез механизми като мигновено термично разширение, топене и изпаряване на газ.

Целият процес на лазерно почистване е сложен и може грубо да се раздели на лазерно изпаряване/разлагане, лазерна аблация, термично разширение на замърсителни частици, вибрации на повърхността на субстрата и отделяне на замърсители. Понастоящем са налични методи като почистване с лазерна аблация, лазерно почистване-с помощта на течен филм и лазерно почистване с ударна вълна. Тези методи могат да почистят стабилно и ефективно различни обикновени повърхности на субстрата, включително метали, сплави, стъкло и различни композитни материали.

Сравнителните предимства на технологията за лазерно почистване пред химичните и механичните алтернативи са обобщени по-долу:

Лазерното почистване се превърна в основен метод за повърхностна обработка на батерии и се използва широко в трите основни производствени процеса на батерии: производство на електродни пластини, производство на клетки и сглобяване на батерии. Чрез използването на лазерни източници, почистващи глави и контролен софтуер чрез компютърно-интегрирано управление, тази технология значително подобрява общото ниво на производство на батерии.

1. Почистване на електродната плоча (фолио) преди нанасяне на покритие

По време на нанасянето на покритие на електродни материали върху положителни и отрицателни токоотводи, металните фолиа трябва да бъдат почистени. Общият положителен токоприемник е алуминиево фолио, докато отрицателният токоприемник е медно фолио. За да се гарантира стабилността на токоприемниците вътре в батерията, се изисква чистотата на двата материала да бъде над 98%.

Традиционното мокро почистване с етанол може лесно да причини повреда на други компоненти на литиевите батерии. Използването на лазерно почистване за метални фолиа не само подобрява ефективността на процеса на почистване и запазва ресурсите за почистване, но също така установява-наблюдение в реално време на данните от процеса на почистване и количествена оценка на резултатите от почистването, което може ефективно да подобри последователността на масовото производство на електродни плочи.

За постигане на високо-скоростно, не-увреждащо почистване на фолио на автоматизирани акумулаторни линии, производителите разчитат на специализирано високо-прецизно оборудване катоСистема за лазерно почистване с фолио на литиева батерия.

2. Предварително-почистване на зъбци, шини и уплътнителни щифтове

През последните години лазерното заваряване се превърна в стандартно оборудване на линиите за производство на захранващи батерии и се използва широко при заваряването на щифтове на захранващи батерии, уплътнителни щифтове, шини и батерийни модули. Чистата и равномерна повърхност е основна предпоставка за постигане на успешно и дълготрайно заваряване и залепване. Следователно, извършването на повърхностна обработка на заваръчните зони преди заваряването - отстраняване на замърсяванията от заваръчните съединения - ефективно подобрява качеството на заваряване и намалява разходите.

Сравнение на почистването на терминала

Лазерното почистване се прилага в процесите на почистване за уплътнителни щифтове и адаптерни плочи в етапа на клетката, шини и клеми в етапа на модула, както и едно-клетъчни сини филми, силикон и покрития. Той ефективно премахва замърсители, прах и други отпадъци от различни крайни повърхности, като служи като подготовка за заваряване на батерии и намалява дефектите при заваряване. В голям-обем на PACK производство, посветенлазерно почистване на терминала преди заваряванесега се счита за критичен за предотвратяване на повреди на ставите.

3. Подготовка на повърхността по време на сглобяването на модул и пакет

За да се предотвратят злополуки, свързани с безопасността, включващи литиеви батерии, често се поставя външна лепилна лента върху клетките на литиевата батерия, за да се осигури изолация. Това предотвратява късо съединение, предпазва верижните линии и предотвратява драскотини.

Почистване на оксидни слоеве върху заваръчните шевове на тавата на батерията

Лазерно почистване се прилага върху CMT заваръчни шевове на тави за батериен пакет, електрофоретични покрития върху горните капаци на батерийния пакет, оксидни слоеве по дължината на уплътнителните релси върху корпусите на батерийния пакет и оксидни слоеве върху защитните основни плочи преди заваряване. Този процес подобрява адхезията за нанасяне на лепило или уплътнител. Тъй като процесът на почистване не генерира вредни замърсители, този екологичен и щадящ околната среда метод на почистване става все по-важен в контекста на повишеното екологично съзнание.

1. Екологични предимства

Лазерното почистване е "зелен" метод за почистване, който не изисква никакви химически агенти или почистващи течности. Отстранените отпадъци се състоят почти изцяло от твърд прах, който е малък по обем, лесен за съхранение, рециклируем, не включва фотохимични реакции и не генерира замърсяване. Може лесно да разреши проблемите със замърсяването на околната среда, свързани с химическото почистване. Често един изпускателен вентилатор е достатъчен за справяне с отпадъците, генерирани от процеса на почистване.

2. Ефективност Предимства

Традиционните методи за почистване често се основават на-контакт, упражняване на механична сила върху повърхността на почиствания обект, което може да повреди повърхността. Алтернативно, почистващата среда може да полепне по повърхността на обекта, което да стане невъзможно за отстраняване и да причини вторично замърсяване. Не-абразивният и без-контактен характер на лазерното почистване, съчетан с липсата на топлинни ефекти, гарантира, че субстратът не е повреден, като ефективно разрешава тези проблеми.

3. Контролни предимства

Лазерите могат да се предават чрез оптични влакна и да се интегрират с манипулатори и роботи, за да се улесни дистанционната работа. Те са способни да почистват зони, които са трудно достъпни с традиционните методи, като гарантират безопасността на персонала, когато се използват в опасни среди.

4. Удобство Предимства

Лазерното почистване може да премахне различни видове замърсители от повърхностите на различни материали, постигайки ниво на чистота, недостижимо с конвенционалните методи за почистване. Освен това позволява селективно отстраняване на повърхностните замърсители, без да се повреди материалната основа.

5. Разходни предимства

Лазерното почистване е бързо и ефективно, спестявайки време. Въпреки че закупуването на система за лазерно почистване включва относително висока първоначална-еднократна инвестиция, системата гарантира стабилна дългосрочна-използване с ниски оперативни разходи. По-важното е, че улеснява лесната автоматизация.

По отношение на покритието на електродите, пред{0}}подготовката за заваряване и окончателното сглобяване, лазерното почистване осигурява качеството на повърхността, което се изисква от съвременното производство на батерии - без консумативи, химикали или увреждане на субстрата. Освен подготовката на електрода, замърсяването на повърхността остава водеща причина за проблеми със съединяването при сглобяването надолу по веригата: прилагането на задълбочена подготовка на повърхността в началото на процеса помагаразрешават до 70% от заваръчните дефектипрез клетъчната линия на батерията.