リチウムイオン電池製造におけるレーザー加工の応用-

世界的な脱炭素化目標と電気自動車 (EV) とエネルギー貯蔵システム (ESS) の急速な成長により、高度なバッテリー製造には前例のない精度、一貫性、効率が求められます。

リチウム-イオン電池（LIB）の生産は通常、高速-ロールツーロール（R2R）--製造プロセスに従い、セルの製造とパックの組み立てという 2 つの主要フェーズに分かれています。標準的なリチウム- セルは、次の 3 つの機能層で構成されています。

• アノード：グラファイト-でコーティングされた銅箔（コーティング厚さ～100 μm）。
• 陰極：リチウム金属酸化物-でコーティングされたアルミニウム箔（コーティング厚さ約 100 μm）。
• 区切り文字:ポリプロピレン (PP) またはポリエチレン (PE) の多孔質膜 (~50 μm)。

電極のスリット、タブの切断、表面の洗浄、セパレータの切断などの主要な製造ステップ-では、厳格なエッジ品質、ミリメートル未満の精度、微粒子汚染ゼロが要求されます。-従来の機械式パンチングおよびスリッティングツールは、刃の磨耗、バリの形成、頻繁なダウンタイムの問題を抱えていました。

レーザー加工には、次のような重要な技術的利点があります。

• 非接触処理:-機械的ストレスと工具の摩耗を排除します。
• 優れたエッジ品質:バリ、熱損傷、潜在的な短絡リスクを最小限に抑えます。{0}}
• 柔軟な CAD- による輪郭:設備を変更することなく、迅速な設計変更が可能になります。
• 長期的な運用コストの削減:-最小限のメンテナンスで高いスループットを実現。

1. 電極箔のスリット加工

連続ロールツーロール ラインでは、コーティングされた金属箔の幅広のマスター ロールをセルの設計寸法に従って縦方向にスリットして細いリボンにする必要があります。

• レーザーの選択: パルス赤外線 (IR) ファイバー レーザーは、高い切断速度と優れたきれいな切断エッジを実現します。{0}}サブ-精度と最小限の熱影響部（HAZ）が要求される用途には、パルス緑色または紫外（UV）レーザーが推奨されます。-

2. 電極タブの切断（輪郭切断）

スリットの後、電極リボンは特定の幾何学的輪郭に切断され、接続タブが形成されます。セルのアーキテクチャに応じて、レーザービームプロファイルを動的に変調して、コーティングと基板の両方を切断したり、金属箔のみを選択的にトリミングしたりできます。

• レーザーの選択:高{0}}ピーク-出力のパルス IR ファイバー レーザーは、アルミニウム (カソード) と銅 (アノード) の両方のタブのプロファイリングに最適です。

3. レーザータブの選択的クリーニング (コーティング除去)

セルの組み立て中に信頼性の高い超音波またはレーザー溶接を行うには、指定された接触ゾーンから活性グラファイトまたは金属酸化物のコーティングを正確に剥がして、裸の銅またはアルミニウム箔を露出させる必要があります。-

• 主な課題:下にある薄い箔基板を焦がしたり薄くしたりすることなく、活物質を完全に除去します。
• レーザーの選択:高周波パルス IR ファイバー レーザー（MOPA）を使用すると、パルス幅を細かく調整して、集電体を損傷することなくきれいなアブレーションを実現できます。

下流工程では、絶対的な表面純度を維持することも同様に重要です。-学ぶリチウム電池パックの組み立てにおいて溶接前の端子洗浄が重要な理由-接合不良を防ぐため。

4. セパレータ膜の切断

ポリマー分離膜は内部短絡を防止するため、端のほつれや溶けたビーズを生じさせずにセルの寸法に正確にフィットするように切断する必要があります。

• レーザーの選択: セパレータは熱に敏感な有機ポリマー (PP/PE) で構成されているため、パルス UV レーザーまたは超短パルス (フェムト秒/ピコ秒) レーザーを使用して「コールド アブレーション」を実行し、滑らかで破片のないエッジを実現します。{{0}

超高速光パルスがどのようにして熱損傷ゼロを達成するのかを理解するには、{0}フェムト秒レーザー加工機能微小精度のアプリケーション向け。-