近年來(lái),隨著科技的不斷進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的提高,鋰離子電池作為一種高效、環(huán)保的能源存儲(chǔ)解決方案,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,包括電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等。 在電子產(chǎn)品方面,鋰離子電池已經(jīng)成為了主流的電源解決方案,從手機(jī)、筆記本電腦到電動(dòng)工具,幾乎無(wú)處不在。 多重因素驅(qū)動(dòng)下,新能源鋰離子電池在產(chǎn)品與工藝、技術(shù)與材料以及產(chǎn)業(yè)生態(tài)的創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)異;钴S。其中,為緩解消費(fèi)電子產(chǎn)品電量焦慮等問(wèn)題,多家廠商布局 “快充賽道”,快充技術(shù)、單次充電續(xù)航時(shí)間已然成鋰離子電池廠商競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。 寶辰鑫激光劃線解決方案,通過(guò)穩(wěn)定一致的激光光源,在極片上形成深度一致、寬度間隙一致、首尾一致的劃線,有效增大鋰電池負(fù)電極的面積,進(jìn)而提高電池的充放電效率,助力充電速度倍數(shù)提升。 01 讓電池性能跑出“加速度” “充電5分鐘,通話N小時(shí)”,快速充電成為電子產(chǎn)品搶贏市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。 電池極片是鋰離子電池中的關(guān)鍵組件之一。它包括正極和負(fù)極兩個(gè)部分。正極由含鋰化合物(如錳酸鋰、鈷酸鋰或三元材料)組成,而負(fù)極則由碳材料(如石墨)構(gòu)成。它的作用是提供一個(gè)電子的通道,使電子能夠在電池的放電和充電過(guò)程中流動(dòng)。當(dāng)電池放電時(shí),鋰離子從正極流向負(fù)極,導(dǎo)致正極材料中的鋰離子的電位降低,同時(shí)釋放出電子。而在充電過(guò)程中,鋰離子則從負(fù)極回流至正極,導(dǎo)致正極材料中的鋰離子電位升高。
△鋰電池極片充放電原理 極片的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為提高電池性能的關(guān)鍵,電池廠家紛紛加大在極片微結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新技術(shù)上的研發(fā)投入。以某龍頭電池廠商的一項(xiàng)前沿技術(shù)為例,通過(guò)極片層級(jí)精細(xì)設(shè)計(jì),構(gòu)造“離子和電子高速通道”,減小鋰離子擴(kuò)散阻力,減緩容量衰減,從而提高電池的壽命和超快充能力。 極片劃線同樣是基于極片的一項(xiàng)微結(jié)構(gòu)創(chuàng)新工藝。通過(guò)穩(wěn)定一致的激光光源,在負(fù)極極片上形成深度一致、寬度間隙一致、首尾一致的劃線,有效增大鋰電池負(fù)電極的面積,進(jìn)而提高電池的充放電效率,讓電池性能跑出“加速度”。
△劃線項(xiàng)目工藝要求:極片厚度100~120μm;劃線深度:10-20μm;劃線寬度:80-100μm 02 一場(chǎng)微米級(jí)的多激光一致性挑戰(zhàn) 極片的厚度通常在幾十到幾百微米不等,拿在手上就好像一張軟化過(guò)的鈔票,要在這樣的材料上進(jìn)行激光加工,對(duì)激光性能要求極高。 根據(jù)極片幅面的不同,配備的光路數(shù)量不同;極片幅面越大,所需的光路數(shù)量越多。面對(duì)客戶的大幅面極片加工需求,寶辰鑫配置了16光路的解決方案,主要包含16激光器+16振鏡。這就要求16臺(tái)激光器+16臺(tái)振鏡、準(zhǔn)直、場(chǎng)鏡等猶如大型交響協(xié)奏曲一樣嚴(yán)絲合縫、充滿秩序地完美配合。這對(duì)激光器的一致性及穩(wěn)定性提出了非常高的要求。 只有光路之間互不影響,激光光源穩(wěn)定一致,才能保證劃線效果的穩(wěn)定一致。
△深度一致,寬度一致
△首尾一致 項(xiàng)目越難,寶辰鑫越是迎難而上。 寶辰鑫接到項(xiàng)目需求后,馬上集結(jié)激光解決方案團(tuán)隊(duì)、行業(yè)激光光源研發(fā)團(tuán)隊(duì)等成立專項(xiàng)的項(xiàng)目攻堅(jiān)隊(duì)伍,針對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行專項(xiàng)分析,從工藝、光源、技術(shù)、整體系統(tǒng)架構(gòu)等進(jìn)行多模塊整合分析、調(diào)研,并通過(guò)行業(yè)工藝實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行初步驗(yàn)證,提出以2000P為核心光源的激光劃線解決方案。 該方案涵蓋激光器、配套外光路器件及激光控制系統(tǒng)等,經(jīng)過(guò)優(yōu)化的激光+外部光學(xué)組合,保證更好的光學(xué)匹配,降低能量損耗,提高效率。
△方案架構(gòu)圖 其核心光源激光器,是基于行業(yè)需求定制的2000W連續(xù)光纖激光器BFSC 2000P,為寶辰鑫高性能版本連續(xù)水冷型激光器,電光轉(zhuǎn)換效率35%以上,功率線性度優(yōu),各功率段輸出誤差不超過(guò)1%,并可定制光學(xué)輸出模式如緩升緩降、波形編輯等,同時(shí)具備主動(dòng)功率補(bǔ)償功能,輸出精確度±1%以內(nèi)。
△行業(yè)專用激光器BFSC 2000P 在外光路配置和系統(tǒng)方面,寶辰鑫項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行大量調(diào)研和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證,選配了專用的兩軸激光掃描振鏡、準(zhǔn)直場(chǎng)鏡,定制研發(fā)了準(zhǔn)直系統(tǒng)、場(chǎng)鏡系統(tǒng)和控制系統(tǒng),以一套完整的激光光源系統(tǒng)來(lái)服務(wù)客戶。同時(shí)激光器可選3000P等豐富型號(hào),根據(jù)不同用戶的需求輸出不同配置,可選范圍豐富,能夠適配更多劃線工藝要求,提供多樣化選擇。 目前,該套方案已在國(guó)內(nèi)某頭部電池廠商批量上線。
03 協(xié)同創(chuàng)新,寶辰鑫助力客戶實(shí)現(xiàn)工藝落地 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新需要上下游各環(huán)節(jié)的共同努力。寶辰鑫憑借在激光光源的深厚理解和在細(xì)分行業(yè)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累,始終關(guān)注工藝革新和激光在新工藝場(chǎng)景的應(yīng)用,并與客戶在創(chuàng)新研發(fā)上同頻共振,致力于推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 在為客戶提供解決方案和落地應(yīng)用的過(guò)程中,面對(duì)客戶應(yīng)用場(chǎng)景的需求和實(shí)現(xiàn)困境,寶辰鑫與客戶進(jìn)行了反復(fù)深入的溝通探討,并通過(guò)對(duì)客戶需求、工藝、材料等進(jìn)行了深入研究和分析,以及對(duì)解決方案的反復(fù)測(cè)試打磨和應(yīng)用調(diào)試,最終才實(shí)現(xiàn)了完美的落地。 在劃線一致性問(wèn)題上,為達(dá)到客戶的要求,寶辰鑫基于創(chuàng)鑫激光在激光器的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),通過(guò)改進(jìn)光路,優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)等,最終達(dá)到劃線(深度/寬度)公差小于微米級(jí)的嚴(yán)苛工藝要求。 在劃線首尾對(duì)齊問(wèn)題的解決上,如果在拼接的過(guò)程中,位置控制不好,也會(huì)影響電池整體性能。寶辰鑫通過(guò)一系列參數(shù)的優(yōu)化,方案可以控制劃線首尾長(zhǎng)度對(duì)齊控制在0.1mm,滿足客戶劃線后分切的要求。 值得一提的是,在劃線的過(guò)程中,送料速度和劃線速度,也必須要保持一致。寶辰鑫通過(guò)定制的控制系統(tǒng),可對(duì)劃線速度進(jìn)行程序化控制,并和自動(dòng)化生產(chǎn)線相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了快速、精確的批量加工。 寶辰鑫劃線項(xiàng)目中負(fù)責(zé)對(duì)接客戶的銷售經(jīng)理介紹,“在項(xiàng)目初期,我們每天都保持十分緊張的狀態(tài)。在客戶還沒(méi)有正式下訂單之前,我們就已經(jīng)深度介入項(xiàng)目運(yùn)作中。” “那段時(shí)間,我們每天都在項(xiàng)目群里匯報(bào)進(jìn)展。這也非常敬佩客戶對(duì)于項(xiàng)目精益管理的精神,對(duì)待每個(gè)環(huán)節(jié)都十分嚴(yán)謹(jǐn)甚至可以說(shuō)是苛刻。也正是這樣的管理模式,推動(dòng)了每個(gè)供應(yīng)商積極拉動(dòng)各自環(huán)節(jié)高效運(yùn)作,最后才能得到這樣好的結(jié)果。” 從設(shè)備交付到客戶現(xiàn)場(chǎng),整個(gè)驗(yàn)證過(guò)程持續(xù)了整整三個(gè)月時(shí)間。 “在剛交付調(diào)試階段,現(xiàn)場(chǎng)還是有些適配的問(wèn)題。我們立即安排工藝工程師,到客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行排查處理,一駐就是半個(gè)月。” 在劃線工藝的探索上,寶辰鑫正是以這種精益求精的精神,全方位服務(wù)客戶的態(tài)度,協(xié)同客戶不斷創(chuàng)新,從而實(shí)現(xiàn)工藝的高標(biāo)準(zhǔn)落地。 轉(zhuǎn)自:寶辰鑫激光 注:文章版權(quán)歸原作者所有,本文僅供交流學(xué)習(xí)之用,如涉及版權(quán)等問(wèn)題,請(qǐng)您告知,我們將及時(shí)處理。
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