锂电池激光模切基础

目前，锂离子电池极片裁切工艺主要采用以下三种：（1）圆盘剪分切，（2）模具冲切，（3）激光切割。本文简要介绍激光模切工艺

激光切割示意图

一、激光模切切割原理

其基本原理是利用高功率密度激光束照射被切割的电池极片，使极片很快被加热至很高的温度，迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点而形成孔洞，随着光束在极片上的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对极片的切割。

激光极耳成型一般采用卷对卷连续切割，其主要工艺流程为：放卷→张力控制→纠偏控制→激光切割→二次除尘→质量检测→收卷。

二、激光模切特点

1.切割效率高：激光切割效率高出传统五金工艺的1-3倍，还在开发4-6倍的切割技术；

2.切割效果好：热影响区小、毛刺小、断面平整一致性较好；

3.使用寿命长：激光器使用寿命高达10万小时（约10年）；

4.适用范围广：可兼容卷绕和叠片工艺极片的极耳成型，且切割图形灵活多变；

5.换型更方便：调用参数可实现一键换型；

6.维护成本低：产品或者工艺换型只需要设置参数，节省了更换模具的成本。

三、对电池的影响

极片裁切过程中，极片裁切边缘的质量对电池性能和品质具有重要的影响，具体包括：

1.毛刺和杂质，会造成电池内短路，引起自放电甚至热失控；

2.尺寸精度差，无法保证负极完全包裹正极，或者隔膜完全隔离正负极极片，引起电池安全问题；

3.材料热损伤、涂层脱落等，造成材料失去活性，无法发挥作用；

4.切边不平整度，引起极片充放电过程的不均匀性。因此，极片裁切工艺需要避免这些问题出现，提高工艺品质。

四、过程关键控制点

其中影响极耳成型质量和效率的主要因素有：放卷速度、张力和纠偏控制精度、切割工位设计、切割控制系统及切割工艺参数。

激光模切关键输入参数KPIV:

1.激光功率

2.脉冲频率

3.切割速度

激光模切关键输出参数KPOV

1.极耳尺寸，间距

2.膜宽，极片长度

3.毛刺

4.外观

五、常见问题

工艺参数不合适时，可能出现问题：（1）切边涂层脱落，露出金属箔材

（2）切边周围出现大量切屑异物。这些都会导致电池出现性能下降、安全性品质问题，

切边问题：露金属箔和切屑异物

六、发展趋势

随着客户对锂电池质量和制造效率要求的不断提高，以及自动化、智能化制造技术的不断进步，锂电池制造装备越来越呈现出工艺集成化的发展趋势，之前由几台不同功能设备完成的工艺被整合到一台设备来完成。激光极耳成型机可以与分条、卷绕及叠片整合到一起分别形成切分一体机、切卷一体机、切叠一体机。并且极耳成型机也由单工位、双工位向更多工位发展。