V procesu rezanja vprašanja, kot so hitra obraba plesni, čas spreminjanja plesni, slaba fleksibilnost in nizka učinkovitost proizvodnje, pogosto vodijo do nestabilnih procesov, kar ima za posledico neskladno kakovost rezanja elektrode in zmanjšanje zmogljivosti baterije. Lasersko rezanje zaradi prednosti brez vibracijskega odstopanja, visoke natančnosti, dobre stabilnosti in brez potrebe po zamenjavi plesni je postopoma postalo glavno v proizvodnji litijevih baterij. Običajno se uporablja v procesih, kot so rezanje jezička, rezanje z elektrodo in rezanje separatorja.
Značilnosti rezanja matrice z baterijoStroj:
1. Prekomerne, nezadostne ali neenakomerne rezalne vrzeli lahko povzročijo bluze.
2. Dolgočasni ali poškodovani rezalni robovi lahko proizvedejo burre.
3. Nepravilni pogoji rezanja, kot so slab stik med obdelovatom in udarcem ali matrico ali nepravilno višino pozicioniranja med obrezovanjem in udarcem, lahko povzročijo tudi burre, če je višina obdelovanja nižja od višine pozicioniranja, kar ima za posledico slabo prileganje med obliko obdelovanca in rezalnim robom.
4. Povišanje temperature plesni med delovanjem lahko povzroči spremembe vrzeli, kar vodi do Burrs na rezanih listih elektrod.
ZnačilnostiBaterijska elektrodaLaserski rezalni stroj:
1. ozko rezanje vrzeli.
2. majhno toplotno prizadeto območje v bližini rezalnega roba.
3. Minimalna lokalna deformacija.
4. Nekontaktno rezanje, čisto, varno in brez onesnaženja.
5. Enostavna integracija z avtomatizirano opremo, ki olajša avtomatizacijo procesov.
6. Brez omejitev pri rezanju obdelovancev; Laserski žarki imajo profilirane zmogljivosti.
7. Integracija z računalniki, shranjevanje materialov.
Glede na pomembne varnostne nevarnosti, ki jih predstavljajo Burrs zaradi mehanskega rezanja matrice v napajalnih baterijah, naj bi bila laserska rezanje glavna metoda v prihodnosti.
Slika 1: rezanje matrice
Načelo laserskega rezanja:
Osredotočen laserski žarek z visoko močjo obseva listo, ki jo je treba razrezati, hitro segreje na visoko temperaturo, zaradi česar se stopi, izhlapi, zapre ali doseže točko vžiga in tvori luknje. Ko se žarek premika po listu, te luknje tvorijo neprekinjen ozki rez in dopolnjujejo rezanje lista elektrode.
Slika 2: Shematski diagram načela laserskega rezanja
Glavni parametri procesa laserskega rezanja:
Način ①Beam:
Nižji kot je način žarka, manjša je osredotočena velikost točke, večja je gostota moči in gostota energije, ožji je rez in višja je učinkovitost in kakovost rezanja.
②Polarizacija laserskega žarka:
Kot vsaka vrsta elektromagnetnega prenosa valov ima tudi laserski žarek električne in magnetne vektorske komponente, ki so med seboj pravokotne in na smer širjenja žarka. V optiki se električni vektor šteje za polarizacijsko smer laserskega žarka. Kadar je smer rezanja vzporedna s polarizacijsko smerjo, spredaj rezanje najučinkoviteje absorbira laser, kar ima za posledico ozko rezano, nizko rezano pravokotnost in hrapavost ter visoko hitrost rezanja.
Močlaserska moč:
Lasersko rezanje zahteva, da se laserski žarek osredotoči na najmanjši premer točke z najvišjo gostoto moči. Laserska moč, potrebna za rezanje, je odvisna predvsem od vrste rezanja in lastnosti rezanja materiala. Rezanje uparjanja zahteva najvišjo lasersko moč, z rezanjem taljenja, rezanje taljenja s kisikom pa najmanj.
Formula za povprečno izračun moči:
Povprečna moč=Enojna impulzna energija × Ponavljanje frekvence
Formula za izračun največje moči:
Vrhunska moč=Enojna impulzna energija / širina impulza
Položaj ④Focus:
Osrednja ravnina nad obdelovancem je pozitiven defcus, pod obdelovancem pa negativni defcus. V skladu s teorijo geometrijske optike, ko so pozitivne in negativne ravnine defokusa enako oddaljene s površine procesa, je gostota moči na ustreznih ravninah približno enaka.
⑤Laser žariščna globina:
Osrednja globina sistema ostrenja bistveno vpliva na kakovost rezanja laserja. Če je žariščna globina fokusnega žarka kratka, je osredotočen kot velik in velikost točke se bistveno spremeni v bližini fokusa, se bo laserska gostota moči na površini materiala močno razlikovala glede na različne položaje fokusa, kar močno vpliva na rezanje. Za lasersko rezanje mora biti položaj fokusa vklopljen ali nekoliko pod površino obdelovanca, da se doseže največja globina rezanja in najmanjšo širino rezanja.
Ker imajo litij-ionski baterijski elektrodi dvostranski prevleki + srednji kovinski tok kolektorja, lastnosti prevleke in kovinske folije se močno razlikujejo, se tudi njihovi odzivi na lasersko delovanje razlikujejo. Kadar laser deluje na negativni grafitni sloj ali pozitivno aktivni materialni sloj, zaradi visoke hitrosti absorpcije laser in nizke toplotne prevodnosti, prevleka zahteva relativno nizko lasersko energijo za taljenje in izhlapevanje. V nasprotju s tem kovinski tok kolektor odraža laser in ima hitro toplotno prevodnost, zato je laserska energija, potrebna za taljenje in izhlapevanje kovinske plasti, višja.
Slika 3: Sestava bakra in porazdelitev temperature v smeri debeline enostranske negativne elektrode pod laserskim delovanjem
Slika 3 prikazuje sestavo bakra in porazdelitev temperature v smeri debeline enostranske negativne elektrode pri laserskem delovanju. Ko laser deluje na grafitni plasti, grafit v glavnem izhlapi zaradi svojih lastnosti materiala. Ko laser prodre v bakreno folijo, se folija začne topiti in tvori staljeni bazen. Če so parametri procesa neprimerni, se lahko pojavijo težave: (1) olupljenje na rezanem robu, ki izpostavlja kovinsko folijo, kot je prikazano na levi sliki slike 4; (2) Velika količina rezalnih naplavin okoli rezanega roba. Te težave lahko privedejo do zmanjšanih težav z zmogljivostjo baterije in varnosti, kot je prikazano na pravi sliki slike 4. Zato je pri uporabi laserskega rezanja potrebno optimizirati procesne parametre, ki temeljijo na lastnostih aktivnega materiala in kovinske folije, da se zagotovi popolno rezanje elektrode in kakovosti rezanja, ne da bi pustili kovinske nadelke.
Slika 4: Vprašanje rezalnih robov: Izpostavljena kovinska folija in rezalni odpadki
Navodila za izboljšanje za lasersko rezanje:
1. Učinkovitost rezanja: trenutna raven 60-90 m/min se bo še naprej izboljševala, pričakovana raven 120-180 m/min v treh letih.
2. Kakovost rezanja: Trenutno laserskega rezanja ni mogoče neposredno uporabiti na materialnih območjih s katodnimi katodi. Prihodnji napredek v novih laserskih tipih in laserskih procesih lahko omogoči lasersko rezanje materialov Ternary Cathode. Poleg tega je mogoče z mehansko stabilnostjo in izboljšanjem laserskega procesa izboljšati rezanje vprašanj kakovosti, kot so območja toplote, burre in staljene kroglice.
3. Stabilnost opreme: To vključuje izboljšanje stabilnosti same opreme s povečanjem operativne razpoložljivosti in optimizacijo časov nalaganja in razkladanja za izboljšanje celotne učinkovitosti opreme (OEE) in povprečnega časa med okvarami (MTBF). Vključuje tudi izboljšanje doslednosti kakovosti izdelka z izboljšanjem indeksa zmogljivosti procesa (CPK).
4. Inteligenca: Doseganje inteligence z enim strojem in nato celovito inteligenco. Vključevanje spletnega odkrivanja, nadzora PLC in zgornjega računalnika za enkratno inteligenco. Nato se s povezovanjem s tovarniškimi informacijskimi sistemi in optimizacijo zbiranja podatkov z enim strojem dosežemo, dosežemo celotno inteligenco.
