Laserreinigung für Lithiumbatterie-Elektrodenplatten: Steigern Sie Effizienz und Qualität in der Elektrofahrzeugproduktion

Die Laserreinigung gilt weithin als „die umweltfreundliche Reinigungstechnologie mit dem größten Entwicklungspotenzial im 21. Jahrhundert“. Es kann die Kornstruktur und Ausrichtung einer Substratoberfläche verändern, ohne Schäden zu verursachen, und ermöglicht die präzise Steuerung der Oberflächenrauheit -, wodurch die Gesamtleistung des Substrats direkt verbessert wird.

Mit der Beschleunigung der Industrialisierung und der stetigen Weiterentwicklung der „Dual Carbon“-Ziele (CO2-Peaking und CO2-Neutralität) ersetzt die Laserreinigung nach und nach traditionelle Reinigungsverfahren in vielen Sektoren und ist zu einer unverzichtbaren Gerätefertigungstechnologie in High-End-Bereichen wie der allgemeinen Industrie, der Verteidigung, dem Schiffbau und der Luft- und Raumfahrt geworden. Nirgendwo ist dieser Wandel folgenreicher als in der Lithiumbatterieproduktion, wo Sauberkeitsanforderungen auf extremen Durchsatz und Konsistenzdruck treffen. Über Elektrodenfolien hinausNeue Energielaser-Reinigungsanwendungenumfassen Batteriegehäuse, Stromschienen und nachgeschaltete EV-Komponenten.

Das Konzept der Laserreinigung entstand Mitte der 1980er Jahre. Sein Prinzip beruht auf den Eigenschaften der Laserstrahlen - hoher Energiedichte, kontrollierbarer Richtung und starker Fokussierungsfähigkeit. Diese Eigenschaften ermöglichen es dem Laser, mit am Werkstücksubstrat haftenden Schadstoffen zu interagieren - wie Ölflecken, Rostflecken, Staubrückstände, Beschichtungen, Oxidschichten oder Filme – wodurch sie sich durch Mechanismen wie sofortige Wärmeausdehnung, Schmelzen und Gasverflüchtigung vom Substrat lösen.

Der gesamte Laserreinigungsprozess ist komplex und kann grob in Laserverdampfung/-zersetzung, Laserablation, thermische Ausdehnung von Schadstoffpartikeln, Substratoberflächenvibration und Schadstoffablösung unterteilt werden. Derzeit stehen Methoden wie Laserablationsreinigung, Flüssigkeitsfilm-unterstützte Laserreinigung und Laserstoßwellenreinigung zur Verfügung. Mit diesen Methoden können verschiedene reguläre Substratoberflächen stabil und effektiv gereinigt werden, darunter Metalle, Legierungen, Glas und verschiedene Verbundmaterialien.

Die komparativen Vorteile der Laserreinigungstechnologie gegenüber chemischen und mechanischen Alternativen sind nachstehend zusammengefasst:

Die Laserreinigung hat sich zu einer Hauptmethode für die Oberflächenbehandlung von Batterien entwickelt und wird häufig in den drei Hauptproduktionsprozessen von Leistungsbatterien eingesetzt: Herstellung von Elektrodenplatten, Zellfertigung und Batteriemontage. Durch den Einsatz von Laserquellen, Reinigungsköpfen und Steuerungssoftware durch computerintegrierte Steuerung verbessert diese Technologie das Gesamtniveau der Batterieherstellung erheblich.

1. Reinigung der Elektrodenplatte (Folie) vor der Beschichtung

Bei der Beschichtung von positiven und negativen Stromkollektoren mit Elektrodenmaterialien müssen die Metallfolien gereinigt werden. Der übliche positive Stromkollektor besteht aus Aluminiumfolie, während der negative Stromkollektor aus Kupferfolie besteht. Um die Stabilität der Stromkollektoren innerhalb der Batterie zu gewährleisten, muss die Reinheit beider Materialien über 98 % liegen.

Herkömmliche Nassreinigung mit Ethanol kann leicht zu Schäden an anderen Komponenten von Lithiumbatterien führen. Die Verwendung der Laserreinigung für Metallfolien verbessert nicht nur die Effizienz des Reinigungsprozesses und schont Reinigungsressourcen, sondern ermöglicht auch eine Echtzeitüberwachung der Reinigungsprozessdaten und eine quantitative Bewertung der Reinigungsergebnisse, wodurch die Konsistenz der Massenproduktion von Elektrodenplatten effektiv verbessert werden kann.

Um eine schnelle, nicht{1}}schädigende Folienreinigung auf automatisierten Batterielinien zu erreichen, verlassen sich Hersteller auf spezielle Hochpräzisionsgeräte wie dieLithium-Batterie-Folienlaser-Reinigungssystem.

2. Reinigung von Flachsteckern, Sammelschienen und Dichtungsstiften vor-

In den letzten Jahren ist das Laserschweißen zur Standardausrüstung in Produktionslinien für Leistungsbatterien geworden und wird häufig beim Schweißen von Leistungsbatterielaschen, Dichtungsstiften, Stromschienen und Batteriemodulen eingesetzt. Eine saubere und gleichmäßige Oberfläche ist Grundvoraussetzung für erfolgreiches und dauerhaftes Schweißen und Kleben. Daher verbessert die Oberflächenbehandlung der Schweißbereiche vor dem Schweißen - die Entfernung von Verunreinigungen aus den Schweißverbindungen - effektiv die Schweißqualität und senkt die Kosten.

Vergleich der Terminalreinigung

Die Laserreinigung wird bei den Reinigungsprozessen für Dichtungsstifte und Adapterplatten im Zellstadium, Stromschienen und Anschlüsse im Modulstadium sowie für einzelne -blaue Folien, Silikone und Beschichtungen eingesetzt. Es entfernt effektiv Verunreinigungen, Staub und andere Ablagerungen von verschiedenen Endflächen und dient als Vorbereitung für das Batterieschweißen und zur Reduzierung von Schweißfehlern. Für die PACK-Produktion mit hohem-Volumen, dediziertLaserreinigung vor dem Schweißengilt heute als entscheidend für die Vermeidung von Gelenkversagen.

3. Oberflächenvorbereitung während der Modul- und Paketmontage

Um Sicherheitsunfälle im Zusammenhang mit Lithiumbatterien zu verhindern, werden Lithiumbatteriezellen häufig mit äußerem Klebeband versehen, um eine Isolierung zu gewährleisten. Dies verhindert Kurzschlüsse, schützt Leitungen und beugt Kratzern vor.

Reinigung von Oxidschichten an Schweißnähten des Batterieträgers

Die Laserreinigung wird auf CMT-Schweißnähte an Batteriepackträgern, elektrophoretische Beschichtungen auf Batteriepack-Oberseitenabdeckungen, Oxidschichten entlang von Dichtungsbahnen auf Batteriepackgehäusen und Oxidschichten auf schützenden Grundplatten vor dem Schweißen angewendet. Dieses Verfahren verbessert die Haftung beim Kleben oder Dichtstoffauftragen. Da bei der Reinigung keine schädlichen Schadstoffe entstehen, gewinnt diese umweltfreundliche und umweltfreundliche Reinigungsmethode im Zuge des gestiegenen Umweltbewusstseins immer mehr an Bedeutung.

1. Umweltvorteile

Die Laserreinigung ist eine „grüne“ Reinigungsmethode, die ohne chemische Mittel oder Reinigungsflüssigkeiten auskommt. Der entfernte Abfall besteht fast ausschließlich aus festem Pulver, das ein geringes Volumen hat, leicht zu lagern und wiederverwertbar ist, keine photochemischen Reaktionen beinhaltet und keine Umweltverschmutzung verursacht. Es kann die Umweltverschmutzungsprobleme, die mit der chemischen Reinigung einhergehen, leicht lösen. Oft reicht ein einziger Abluftventilator aus, um die beim Reinigungsprozess entstehenden Abfälle zu beseitigen.

2. Wirksamkeitsvorteile

Herkömmliche Reinigungsmethoden basieren oft auf Kontakt-und üben mechanische Kraft auf die Oberfläche des zu reinigenden Objekts aus, wodurch die Oberfläche beschädigt werden kann. Alternativ kann das Reinigungsmedium an der Oberfläche des Objekts haften bleiben, sich nicht mehr entfernen lassen und eine Sekundärverschmutzung verursachen. Die nicht-scheuernde und nicht-berührende Natur der Laserreinigung, kombiniert mit dem Fehlen thermischer Effekte, stellt sicher, dass das Substrat nicht beschädigt wird, wodurch diese Probleme effektiv gelöst werden.

3. Kontrollvorteile

Laser können über optische Fasern übertragen und in Manipulatoren und Roboter integriert werden, um den Fernbetrieb zu erleichtern. Sie sind in der Lage, Bereiche zu reinigen, die mit herkömmlichen Methoden schwer zu erreichen sind, und gewährleisten so die Sicherheit des Personals beim Einsatz in gefährlichen Umgebungen.

4. Komfortvorteile

Durch die Laserreinigung können verschiedene Arten von Verunreinigungen von den Oberflächen verschiedener Materialien entfernt werden, wodurch ein Reinheitsgrad erreicht wird, der mit herkömmlichen Reinigungsmethoden nicht erreichbar ist. Darüber hinaus ermöglicht es die selektive Entfernung von Oberflächenverunreinigungen, ohne das Materialsubstrat zu beschädigen.

5. Kostenvorteile

Die Laserreinigung ist schnell und effizient und spart Zeit. Obwohl der Kauf eines Laserreinigungssystems mit einer relativ hohen einmaligen Anfangsinvestition verbunden ist, gewährleistet das System eine stabile Langzeitnutzung bei niedrigen Betriebskosten. Noch wichtiger ist, dass es eine einfache Automatisierung ermöglicht.

Bei der Elektrodenbeschichtung, der Schweißvorbereitung und der Endmontage liefert die Laserreinigung die Oberflächenqualität, die die moderne Batterieproduktion erfordert, - ohne Verbrauchsmaterialien, Chemikalien oder Substratschäden. Über die Elektrodenvorbereitung hinaus bleibt die Oberflächenverunreinigung eine der Hauptursachen für Verbindungsprobleme in der nachgelagerten Montage: Eine gründliche Oberflächenvorbereitung zu Beginn des Prozesses hilft dabeiBeheben Sie bis zu 70 % der Schweißfehlerüber die gesamte Batteriezelllinie.