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鋰電池生產(chǎn)加工的激光切割技術優(yōu)勢

來源:存能電氣  日期:2019-06-17 10:19  瀏覽量:

  鋰電池生產(chǎn)加工的激光切割技術優(yōu)勢。我們都知道,鋰電池作為新能源汽車的動力引擎,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表現(xiàn)。為此,企業(yè)也在嘗試使用更加先進的加工工藝,如激光切割技術,用于改善鋰電池性能。

  激光切割技術具有加工可控、高效率、高質(zhì)量的特點,在工業(yè)加工上有著非常廣闊的應用,如汽車工業(yè)、紡織機械、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起步較晚,切割核心技術依賴于進口,這導致了國內(nèi)在高端激光切割上的緩慢發(fā)展。

激光切割.jpg

  激光切割機

  激光切割機是體現(xiàn)激光切割技術最直接的設備,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,使工件達到熔點或沸點,同時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位置的移動,最終使材料形成切縫,從而達到切割的目的。

  激光切割機作為一種新興的板材加工設備,經(jīng)過不斷的技術更新和工藝發(fā)展,激光切割工藝及激光切割機設備,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、可進行三維切割加工等諸多優(yōu)勢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大致可分為三種:CO2激光切割機、固體(YAG)激光切割機、光纖激光切割機。

  激光切割機的特點

  YAG固體激光切割機

  YAG固體激光切割機具有價格低、穩(wěn)定性好的特點,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)波的情況下應用,具有波長短、聚光性好適于精密加工特別是在脈沖下進行孔加工最為有效,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、長壽命的光泵激勵光源,如采用半導體光泵可使能量效率大幅度地增長。

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

  光纖激光切割機

  光纖激光切割機由于它可以通過光纖傳輸,柔性化程度空前提高,故障點少,維護方便,速度快,所以在切割4mm以內(nèi)薄板時光纖切割機有著很大的優(yōu)勢,但是受固體激光波長的影響它在切割厚板時質(zhì)量較差。光纖激光切割機的波長為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25%以上,在電費消耗、配套冷卻系統(tǒng)等方面光纖激光的優(yōu)勢相當明顯。根據(jù)國際安全標準,激光危害等級分4級,光纖激光由于波長短對人體由于是眼睛的傷害大,屬于危害最大的一級,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: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,是這三種機器中切割薄板速度最快的激光切割機,割縫細小,光斑質(zhì)量好,可用于精細切割。

  CO2激光切割機

  CO2激光切割機,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)國際安全標準,激光危害等級分4級,CO2激光屬于危害最小的一級。

  主要優(yōu)點: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,是這三種激光切割機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優(yōu)勢

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

     在激光技術出現(xiàn)前,電池產(chǎn)業(yè)使用傳統(tǒng)機械進行加工。與傳統(tǒng)的機械加工相比,激光加工擁有無工具磨損、切割形狀靈活、邊緣質(zhì)量控制、精確性更高和運營成本較低等優(yōu)勢,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,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)對核心技術的投入等,國內(nèi)在尖端激光切割技術上也取得了一些成績,如激光切割頭技術,這些進步離不開企業(yè)自身的努力。相信在不久的將來,該類設備將全面取代傳統(tǒng)機械模具制片設備,為鋰電池的安全性和低成本帶來革命性的進步。

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