激光加工在新能源电池行业中具有重要应用,包括激光切割、激光焊接、激光打标、激光清洗和三维结构电极制备。激光切割用于极片、隔膜和极耳的精确切割,提高电池安全性和生产效率。激光焊接用于电池极柱、外壳和模组的连接,确保高质量和密封性。激光打标提供永久性标记,便于产品追溯和管理。激光清洗保证焊接前表面清洁,提高焊接质量。三维结构电极制备通过增加电极表面积,提升电池储能和充放电性能。
激光加工在新能源电池行业中有以下重要应用:
1、激光切割:
极片切割:在电池极片制造环节,激光可精确地将连续的极片材料切割成特定形状和尺寸的正负极极片。相比传统机械切割,激光切割无物理磨损、边缘质量高、精度更高,能避免毛刺、卷边等问题,提高电池的安全性能和生产效率。例如,可将宽幅的极片卷材切割成适合电池尺寸的极片,并且能保证切割边缘的整齐度和尺寸精度。
隔膜切割:隔膜是锂电池中的关键部件,起到防止正负极直接接触的作用。激光切割能够准确地按照设计要求切割隔膜材料,保证其尺寸和形状的精度,有助于提高电池的组装质量和性能。由于隔膜通常较薄且材质特殊,激光切割的非接触式加工方式可以避免对隔膜造成损伤。
极耳切割:极耳是连接电池正负极与外部电路的重要部件。激光切割可以快速、精确地在极片上切割出极耳,并且能够控制极耳的形状、尺寸和位置精度,确保极耳与电池主体的连接可靠性,对锂电池的安全性和性能有着重要影响。
2、激光焊接:
电池极柱焊接:将电池的极耳与极柱进行焊接,使电池内部的正负极与外部电路连接起来。激光焊接能量集中、热影响区小,能够实现高质量的焊接,保证极耳与极柱之间的连接牢固、导电性能良好,同时焊接处外观美观。
电池外壳焊接:新能源电池的外壳通常采用铝合金等材料,激光焊接可以对电池外壳进行密封焊接,确保电池的密封性,防止电池内部的电解液泄漏。良好的焊接质量能够提高电池的安全性和使用寿命。
电池模组焊接:在电池组的组装过程中,需要将多个电池单体通过焊接连接成电池模组。激光焊接可以快速、准确地完成电池模组的焊接,提高生产效率,并且焊接后的电池模组结构牢固,能够满足新能源汽车等对电池组的高可靠性要求。
3、激光打标:在新能源电池的生产过程中,为了便于产品的追溯和管理,需要在电池表面或包装上标记相关信息,如电池的型号、规格、生产日期、批次等。激光打标具有永久性、防伪性高、精度高、耐磨性强等特点,能够在电池表面形成清晰、持久的标记,不会因长时间使用或摩擦而消失,为电池的质量追溯和管理提供了可靠的依据。
4、激光清洗:在电池的焊接等加工环节之前,需要对电池的表面进行清洗,去除表面的油污、锈迹、氧化物等杂质,以保证焊接质量和电池的性能。激光清洗是一种高效、绿色的清洗方式,具有清洗效果好、对电池材料损伤小等优点,能够快速、彻底地去除电池表面的杂质,为后续的加工环节提供良好的表面条件。
5、三维结构电极制备:通过激光技术可以在电极上制备三维结构,增加电极的表面积,提高电池的储能容量和充放电性能。这种三维结构的电极能够改善电池内部的离子传输和电子传导效率,降低电极的接触电阻,从而提高电池的整体性能,为新能源电池的性能提升提供了新的技术途径。