鋰電池生產(chǎn)加工的激光切割技術(shù)優(yōu)勢(shì)

來源：存能電氣  日期：2019-06-17 10:19  瀏覽量：次

　　鋰電池生產(chǎn)加工的激光切割技術(shù)優(yōu)勢(shì)。我們都知道，鋰電池作為新能源汽車的動(dòng)力引擎，決定著新能源汽車的續(xù)航能力和馳騁里程，其工藝優(yōu)劣直接影響著新能源汽車市場(chǎng)表現(xiàn)。為此，企業(yè)也在嘗試使用更加先進(jìn)的加工工藝，如激光切割技術(shù)，用于改善鋰電池性能。

　　激光切割技術(shù)具有加工可控、高效率、高質(zhì)量的特點(diǎn)，在工業(yè)加工上有著非常廣闊的應(yīng)用，如汽車工業(yè)、紡織機(jī)械、鈑金加工等。激光切割可分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。由于我國的激光技術(shù)起步較晚，切割核心技術(shù)依賴于進(jìn)口，這導(dǎo)致了國內(nèi)在高端激光切割上的緩慢發(fā)展。

　　激光切割機(jī)

　　激光切割機(jī)是體現(xiàn)激光切割技術(shù)最直接的設(shè)備，它是將從激光器發(fā)射出的激光，經(jīng)光路系統(tǒng)，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件達(dá)到熔點(diǎn)或沸點(diǎn)，同時(shí)與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。隨著光束與工件相對(duì)位置的移動(dòng)，最終使材料形成切縫，從而達(dá)到切割的目的。

　　激光切割機(jī)作為一種新興的板材加工設(shè)備，經(jīng)過不斷的技術(shù)更新和工藝發(fā)展，激光切割工藝及激光切割機(jī)設(shè)備，正被廣大板材加工企業(yè)所熟悉和接受，并以其加工效率高、加工精度高、切割斷面質(zhì)量好、可進(jìn)行三維切割加工等諸多優(yōu)勢(shì)逐步取代等離子切割、水切割、火焰切割、數(shù)控沖床等傳統(tǒng)板材加工手段。根據(jù)激光發(fā)生器的不同，目前市面上激光切割機(jī)大致可分為三種：CO2激光切割機(jī)、固體(YAG)激光切割機(jī)、光纖激光切割機(jī)。

　　激光切割機(jī)的特點(diǎn)

　　YAG固體激光切割機(jī)

　　YAG固體激光切割機(jī)具有價(jià)格低、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，但能量效率低一般<3%，目前產(chǎn)品的輸出功率大多在800W以下，由于輸出能量小，主要用于打孔及薄板的切割。它的綠色激光束可在脈沖或連續(xù)波的情況下應(yīng)用，具有波長短、聚光性好適于精密加工特別是在脈沖下進(jìn)行孔加工最為有效，也可用于切削、焊接和光刻等。YAG固體激光切割機(jī)激光器的波長不易被非金屬吸收，故不能切割非金屬材料，且YAG固體激光切割機(jī)需要解決的是提高鋰電池的穩(wěn)定性和壽命，即要研制大容量、長壽命的光泵激勵(lì)光源，如采用半導(dǎo)體光泵可使能量效率大幅度地增長。

　　主要優(yōu)點(diǎn)：能切割其他激光切割機(jī)都無法切割的鋁板，銅板以及大多數(shù)有色金屬材料，機(jī)器采購價(jià)格便宜，使用成本低，維護(hù)簡單，大部分關(guān)鍵技術(shù)已被國內(nèi)企業(yè)所掌握，配件價(jià)格及維護(hù)成本低，且機(jī)器操作維護(hù)簡單，對(duì)工人人員素質(zhì)要求不高。

　　光纖激光切割機(jī)

　　光纖激光切割機(jī)由于它可以通過光纖傳輸，柔性化程度空前提高，故障點(diǎn)少，維護(hù)方便，速度快，所以在切割4mm以內(nèi)薄板時(shí)光纖切割機(jī)有著很大的優(yōu)勢(shì)，但是受固體激光波長的影響它在切割厚板時(shí)質(zhì)量較差。光纖激光切割機(jī)的波長為1.06um，不易被非金屬吸收，故不能切割非金屬材料。光纖激光的光電轉(zhuǎn)化率高達(dá)25%以上，在電費(fèi)消耗、配套冷卻系統(tǒng)等方面光纖激光的優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。根據(jù)國際安全標(biāo)準(zhǔn)，激光危害等級(jí)分4級(jí)，光纖激光由于波長短對(duì)人體由于是眼睛的傷害大，屬于危害最大的一級(jí)，出于安全考慮，光纖激光加工需要全封閉的環(huán)境。

　　主要優(yōu)點(diǎn)：光電轉(zhuǎn)換率高，電力消耗少，能切割12MM以內(nèi)的不銹鋼板，碳鋼板，是這三種機(jī)器中切割薄板速度最快的激光切割機(jī)，割縫細(xì)小，光斑質(zhì)量好，可用于精細(xì)切割。

　　CO2激光切割機(jī)

　　CO2激光切割機(jī)，可以穩(wěn)定切割20mm以內(nèi)的碳鋼，10mm以內(nèi)的不銹鋼，8mm以下的鋁合金。CO2激光器的波長為10.6um，比較容易被非金屬吸收，可以高質(zhì)量地切割木材、亞克力、PP、有機(jī)玻璃等非金屬材料，但是CO2激光的光電轉(zhuǎn)化率只有10%左右。CO2激光切割機(jī)在光束出口處裝有噴吹氧氣、壓縮空氣或惰性氣體N2的噴嘴，用以提高切割速度和切口的平整光潔。為了提高電源的穩(wěn)定性和壽命，對(duì)于CO2氣體激光要解決大功率激光器的放電穩(wěn)定性。根據(jù)國際安全標(biāo)準(zhǔn)，激光危害等級(jí)分4級(jí)，CO2激光屬于危害最小的一級(jí)。

　　主要優(yōu)點(diǎn)：功率大，一般功率都在2000-4000W之間，能切割25毫米以內(nèi)的全尺寸不銹鋼，碳鋼等常規(guī)材料，以及4mm以內(nèi)鋁板和60MM以內(nèi)的亞克力板，木質(zhì)材料板，PVC板，且在切割薄板時(shí)速度很快。另外，由于CO2激光器輸出的是連續(xù)激光，其在切割時(shí)，是這三種激光切割機(jī)中切割斷面效果最光滑最好的。

　　鋰電池生產(chǎn)加工的激光切割技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　鋰電加工過程對(duì)精確性、可控性和加工機(jī)器的質(zhì)量要求較高。而模切刀在使用過程中，會(huì)不可避免地出現(xiàn)磨損，進(jìn)而掉落粉塵、產(chǎn)生毛刺，可能引起電池過熱、短路、爆炸等危險(xiǎn)問題。為了避免危險(xiǎn)，使用激光進(jìn)行加工更適合。相比傳統(tǒng)機(jī)械加工，激光優(yōu)勢(shì)在于加工擁有無工具磨損、切割形狀靈活、邊緣質(zhì)量控制、精確性更高和運(yùn)營成本較低等。

　    在激光技術(shù)出現(xiàn)前，電池產(chǎn)業(yè)使用傳統(tǒng)機(jī)械進(jìn)行加工。與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，激光加工擁有無工具磨損、切割形狀靈活、邊緣質(zhì)量控制、精確性更高和運(yùn)營成本較低等優(yōu)勢(shì)，有利于降低制造成本、提高生產(chǎn)效率、大幅縮短新產(chǎn)品模切周期。作為一個(gè)新興行業(yè)，激光切割在鋰離子電池生產(chǎn)過程中有許多特殊性，其中很多應(yīng)用目前仍然面臨各種各樣待解決和完善問題，如激光工藝的改進(jìn)，切割效率的提高，切割效果的穩(wěn)定性等等。

　　近幾年，隨著國家的重視以及企業(yè)對(duì)核心技術(shù)的投入等，國內(nèi)在尖端激光切割技術(shù)上也取得了一些成績，如激光切割頭技術(shù)，這些進(jìn)步離不開企業(yè)自身的努力。相信在不久的將來，該類設(shè)備將全面取代傳統(tǒng)機(jī)械模具制片設(shè)備，為鋰電池的安全性和低成本帶來革命性的進(jìn)步。