글로벌 탈탄소화 목표와 전기 자동차(EV) 및 에너지 저장 시스템(ESS)의 급속한 성장에 힘입어 첨단 배터리 제조에는 전례 없는 정밀도, 일관성 및 효율성이 요구됩니다.
리튬-이온 배터리(LIB) 생산은 일반적으로 셀 제조와 팩 조립이라는 두 가지 핵심 단계로 구분되는 고속-롤{2}}투롤(R2R) 제조 공정을 따릅니다. 표준 리튬-이온 셀은 세 가지 기능 레이어로 구성됩니다.
- 양극:흑연-코팅된 동박(코팅 두께 ~100μm).
- 음극:리튬 금속 산화물-코팅된 알루미늄 호일(코팅 두께 ~100μm)
- 분리 기호:폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 다공성 막(~50μm).
레이저 가공이 기존 기계 툴링보다 뛰어난 이유
전극 슬리팅, 탭 절단, 표면 청소, 분리막 절단과 같은{0}}주요 제조 단계에서는 엄격한 가장자리 품질, 밀리미터 미만의 정밀도, 미립자 오염 제로가 요구됩니다.- 기존의 기계식 펀칭 및 슬리팅 도구는 블레이드 마모, 버 형성 및 빈번한 가동 중지 시간으로 인해 어려움을 겪고 있습니다.
레이저 가공은 상당한 기술적 이점을 제공합니다.
- 비접촉 처리:-기계적 응력과 공구 마모를 제거합니다.
- 탁월한 가장자리 품질:버, 열 손상 및 잠재적인 단락 위험-을 최소화합니다.
- 유연한 CAD- 기반 윤곽:재정비 없이 신속한 설계 변경이 가능합니다.
- 장기{0}}운영 비용 절감:최소한의 유지 관리로 높은 처리량을 제공합니다.
전지 제조의 주요 레이저 응용 분야
1. 전극박 슬리팅
연속 롤-대-라인에서 코팅된 금속 호일의 넓은 마스터 롤은 셀 설계 치수에 따라 세로 방향으로 절단되어 좁은 리본이 되어야 합니다.
- 레이저 선택: 펄스 적외선(IR) 파이버 레이저는 높은 절단 속도와 탁월한 깔끔한-절단 가장자리를 제공합니다. 서브-미크론 정밀도와 최소한의 열 영향부(HAZ)-를 요구하는 응용 분야의 경우 펄스 녹색 또는 자외선(UV) 레이저가 선호됩니다.
2. 전극 탭 절단(윤곽 절단)
슬리팅 후 전극 리본은 특정 기하학적 윤곽으로 절단되어 연결 탭을 형성합니다. 셀 구조에 따라 레이저 빔 프로파일을 동적으로 변조하여 코팅과 기판을 모두 절단하거나 금속 호일만 선택적으로 다듬을 수 있습니다.
- 레이저 선택:고-피크-전력 펄스 IR 광섬유 레이저는 알루미늄(음극) 및 구리(양극) 탭 프로파일링에 모두 이상적입니다.
3. 선택적 레이저 탭 청소(코팅 제거)
셀 조립 중에 안정적인 초음파 또는 레이저 용접을 보장하려면 활성 흑연 또는 금속 산화물 코팅을 지정된 접촉 영역에서 정확하게 벗겨 구리 또는 알루미늄 호일을 노출시켜야 합니다.
- 주요 과제:밑에 있는 얇은 호일 기판을 태우거나 얇아지게 하지 않고 활물질을 완전히 제거합니다.
- 레이저 선택:MOPA(고주파 펄스 IR 파이버 레이저)를 사용하면 펄스 폭을 미세하게 조정하여 집전체를 손상시키지 않고 깨끗하게 제거할 수 있습니다.
다운스트림 처리의 경우 절대적인 표면 순도를 유지하는 것도 똑같이 중요합니다.-자세히 알아보기리튬 배터리 팩 조립에서 -용접 단자 청소가 중요한 이유결합 결함을 방지합니다.
4. 분리막 분리막 절단
폴리머 분리막 멤브레인은 내부 단락을 방지하며 가장자리가 닳거나 비드가 녹지 않고 셀 치수에 정확하게 맞게 절단되어야 합니다.
- 레이저 선택: 세퍼레이터는 열에 민감한 유기 폴리머(PP/PE)로 구성되어 있기 때문에{0}}펄스 UV 레이저 또는 초단 펄스(펨토초/피코초) 레이저를 사용하여 '저온 절제'를 수행하여 매끄럽고 잔해가 없는{2}} 가장자리를 생성합니다.
초고속 광 펄스가 어떻게 -열 손상을 0으로 만드는지 이해하려면{1}}다음에 대한 기술 분석을 살펴보세요.펨토초 레이저 가공 기능초정밀 애플리케이션용-