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激光清洗在动力电池锂电方面的应用

  2022年前两个月的动力电池产量与2020年、2021年相比翻了十倍。且不仅是产量,电池装车量也同比上升145.1%,呈快速增长势头。我国是目前新能源汽车电池需求量最大的国家。在未来,根据工信部发布的《新能源汽车产业发展规划2021-2035》,我国将继续减少汽油柴油车的生产量,提升动力电池等产业基础能力,进一步加大及优化新能源汽车产业的建设。

动力电池激光清洗
 
  动力电池作为新能源汽车的核心零部件之一,是新能源汽车成本构成的主要来源,其连接质量和使用寿命直接影响电动汽车的性能指标,对电动汽车的发展至关重要。锂电池的生产是“roll-to-roll”过程,无论是磷酸铁锂电池、钠离子电池还是三元电池都需经历从薄膜到单个电池,再到装成电池系统的加工过程。锂电池的制备工艺大致可分为电极片制作,电芯合成,化成封装三段。
 
  在这三个大的工序中又有数道关键工艺,会直接影响电池的蓄电能力,产品安全和使用寿命。因此不同生产工艺产出的电池性能差异很大。在这些环节里,激光清洗目前可参与十几项项制备工艺,可大幅提升锂电池的优品率。随着动力电池需求的持续加大,激光清洗设备的需求也必将随之上涨。锂电池的正负极片是在铝箔铜箔上涂覆锂电池正负极材料而成,极片涂布对电池的安全性有重要意义。涂布过程如果混入颗粒、杂物、粉尘等其他介质会引起电池内部微短路,严重时导致电池起火爆炸。
 
  因此箔片在涂覆前需要进行清洗处理,来得到完全洁净、和无氧化层的表面。激光清洗作为干式无耗材清洗,在对铝箔表面处理的清洁度和亲疏水性等指标上都接近零瑕疵,最大程度保证极片上浆涂布的效果。采用激光清洗金属箔不仅能提高清洗过程的效率、节约清洗资源,并且能建立清洗过程数据实时监控和清洗结果量化判定,能有效提高极片批产生产的一致性。
 
  极耳是从电芯中将正负极引出来的金属带,是电池进行充放电时的接触点。表面的污染物如油脂,腐蚀抑制剂和加工中的其它化合物,会导致焊缝处熔接不良、裂纹和孔隙等问题。在出厂过程中极耳经常会出现不平整,折弯甚至扭曲,极耳与电芯焊接强度较弱,使焊接时出现虚焊、假焊、短接等现象,导致焊接接头的电导率降低,最终限制了电池组的整体性能。
 
  这个接触点表面是否干净,会极大影响电气连接的可靠性和耐久性。激光清洗可以有效地去除电芯极柱端面的污物、粉尘等,为电池焊接提前做准备。激光清洗无需固液气等任何耗材、结构紧凑,占用空间小、清洗效果显着,可大幅提高生产节拍,降低制造成本;可在彻底清除有机物和微小颗粒的基础上粗化焊接表面,提高后续激光焊接的可靠性。是极耳清洗的最佳选择之一。激光清洗在电池盖电泳漆去除、箔片标签清洗等其他十几项工艺流程中也具备较大的替代优势。
 
  但与此同时国内的激光清洗机也面临着激光器功率太小,现有清洗效率跟不上厂家生产节拍的窘境。国内市面上应用于清洗的脉冲激光器最高功率依然未达到2000W,这就造成了在实际生产过程中激光清洗应用困难的现状。而无论是现有的动力电池还是未来可能发展的新型电池,对工业清洗的需求是不会变的。甚至要对国外领先技术做追赶的话,对工业清洗的需求只会更大:往更高精度,更高优品标准上发展,实现集成自动化。
 
  在这个趋势上,无论是传统人工作业的方式还是化学酸碱剂都无法满足全流程实时调控的需求,而这恰恰是激光清洗的看家本领:全自动化集成系统、微米级可控的精准度、绿色无污染的清洗方式还有最高等级的材料表面清洁度,都彰显着激光清洗与动力电池行业之间的契合度。
 
  随着俄乌战争的影响扩大,动力汽车迎来了新的高速发展的市场机会。动力电池的产量也随之翻倍增长。这是中国动力电池行业的发展机遇,也将会是激光清洗行业的蓝海。

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