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鋰電池又稱鋰離子電池，是一種依靠鋰離子(Li+)在正極與負級之間移動來達到充放電目的的一種二次電池。鋰電池生產(chǎn)和制造，是新能源領(lǐng)域的重要拼圖，也是方興未艾的新興產(chǎn)業(yè)。2022中國鋰電池出貨量達到750GWh，同比增長超過130%，且這一市場遠未達到飽和，仍有極大增長空間。
鋰電池行業(yè)規(guī)?？涨鞍l(fā)展，也為激光突破內(nèi)卷現(xiàn)狀，延伸下游應(yīng)用提供了新的機遇。下面我們從生產(chǎn)和檢測兩端看看激光能在鋰電池領(lǐng)域提供怎樣的“一臂之力”。
生產(chǎn)端
先從生產(chǎn)端聊起。鋰電池其中的正負極板采用的是多層片狀復(fù)合電極設(shè)計，其中有著許多凹凸不平的微小結(jié)構(gòu)，出于機械磨損以及設(shè)計不靈活性的考慮，這些微小結(jié)構(gòu)通常不太適合用普通加工工藝制作。根據(jù)相關(guān)研究，采用MOPA脈沖光纖激光器較為適合。
鋰電池極耳耳廓通常由三種材料組成： 正極為鋁，負極為鎳或鍍銅鎳。要實現(xiàn)銅、鋁、鎳等金屬對接，同時鋰電池使用時還會受到溫度和電解質(zhì)浸泡的挑戰(zhàn)。在面臨異種材料焊接和易受腐蝕這兩大難題下保證穩(wěn)定，也需要焊接效率高、加工精度高，焊縫深寬比大的激光焊接來解決。同時，電池電芯的重量不能太超標(biāo)，外殼和整體設(shè)計更是務(wù)求輕便，激光焊接能夠在微米級尺度實現(xiàn)高強度焊接，符合電池設(shè)計的結(jié)構(gòu)需求。
極耳加工時也需要采用激光工藝。由于傳統(tǒng)模切容易出現(xiàn)磨損或粉塵掉落，從而對電池質(zhì)量產(chǎn)生影響，而鋰電池本身存在著易發(fā)生熱失控的缺陷，所以采用精密激光切割可以更好維持品控穩(wěn)定。
在制造過程中，正負集流體在涂覆電極材料時，需要清洗掉銅箔或者鋁箔上面的石墨和鋰金屬氧化物，同時還要保證不對金屬箔本身造成影響。機械手段直接刮除容易損傷到金屬，這時就需要采用激光清洗來解決了。激光清洗具有綠色、高效、清洗效果好的優(yōu)點，清洗完成后暴露的高純度銅箔，可以達到焊接到極耳的需求。
制造完成后，為了進行產(chǎn)品信息追溯和工藝把控，需要在顯眼位置標(biāo)識清晰完整、持久可見的關(guān)鍵信息。此時，激光打標(biāo)具有永久性強、防偽性高、精度高、耐磨性強、安全可靠等優(yōu)勢，符合鋰電池打標(biāo)的需求。
檢測端
作為敏感部件，生產(chǎn)過程完成后對鋰電池的質(zhì)量檢測也是不可少的。在這個過程中，可以利用激光掃描顯微鏡，觀察鋰電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和物理過程。通過研究鋰離子在電極材料中的分布情況，從而可以了解鋰離子的遷移行為和電池的內(nèi)部狀態(tài)。
排查鋰離子電池極片厚度和損傷情況，可以采用高精度鋰電池激光測厚儀，用激光三角法測量厚度，這樣的非接觸、無損測量更適合規(guī)模型生產(chǎn)企業(yè)推廣應(yīng)用。
小結(jié)
激光與鋰電池產(chǎn)業(yè)全流程息息相關(guān)，近來，杰普特、利元亨、聯(lián)贏激光等企業(yè)相繼布局新能源、鋰電池板塊，分別投入重金重兵關(guān)注激光焊接機、激光模切機、MOPA脈沖光纖激光器的研發(fā)和行業(yè)匹配，并與寧德時代、比亞迪、蜂巢能源、欣旺達等業(yè)內(nèi)名企達成深度合作?？梢娽槍す庑袠I(yè)的內(nèi)卷現(xiàn)狀，激光企業(yè)在優(yōu)化技術(shù)與服務(wù)的同時，也需要更加關(guān)注行業(yè)風(fēng)口，“研以致用”，對下游行業(yè)應(yīng)用保持高度敏感，把握稍縱即逝的入局時機。
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