リチウム電池電極板のレーザー洗浄: EV 生産の効率と品質を向上

レーザー洗浄は「21世紀で最も発展の可能性があるグリーン洗浄技術」として歓迎されています。損傷を与えることなく、基板表面の粒子構造と配向を変更することができます。さらに、表面粗さの制御が可能となり、基板表面の総合的な性能が向上します。レーザー洗浄は「21世紀で最も発展の可能性のあるグリーン洗浄技術」と称賛されています。損傷を与えることなく、基板表面の粒子構造と配向を変更することができます。さらに、表面粗さの制御が可能となり、基板表面の総合的な性能が向上します。

工業化の加速と「デュアルカーボン」目標（カーボンピーキングとカーボンニュートラル）の着実な進歩に伴い、多くの分野でレーザー洗浄が従来の洗浄プロセスに徐々に置き換えられています。一般産業、防衛、造船、航空宇宙などのハイエンド製造分野では、ますます不可欠な機器製造技術となっています。-

レーザー クリーニングの概念は 1980 年代半ばに生まれました。{3}その原理は、高エネルギー密度、制御可能な方向、強力な集束能力などのレーザービームの特性に依存しています。これらの特性により、レーザーはワークピースの基板に付着した汚染物質 (油汚れ、さび斑点、ほこり残留物、コーティング、酸化層、フィルムなど) と相互作用することが可能になり、瞬間的な熱膨張、溶融、ガスの揮発などのメカニズムによって汚染物質を基板から分離させます。-

レーザー洗浄プロセス全体は複雑であり、レーザー蒸発/分解、レーザーアブレーション、汚染粒子の熱膨張、基板表面振動、汚染物質の除去に大別できます。現在、レーザーアブレーション洗浄、液膜支援レーザー洗浄、レーザー衝撃波洗浄などの方法が利用可能です。-これらの方法は、金属、合金、ガラス、各種複合材料など、さまざまな通常の基板表面を安定かつ効果的に洗浄できます。

レーザー洗浄技術の比較優位性

現在、レーザー洗浄は電池の表面処理の主要な方法となっており、動力電池の 3 つの主要な製造プロセス (電極板の製造、セルの製造、電池の組み立て) で広く使用されています。この技術は、レーザー光源、クリーニングヘッド、コンピューター統合制御による制御ソフトウェアを採用することで、電池製造技術のレベルを大幅に向上させます。

1. 電極板のレーザー洗浄

正負の集電体に電極材料をコーティングする際、金属箔を洗浄する必要があります。一般的な正の集電体はアルミニウム箔であり、負の集電体は銅箔です。バッテリー内の集電体の安定性を確保するには、両方の材料の純度が 98% 以上である必要があります。

従来の湿式エタノール洗浄では、リチウム電池の他のコンポーネントに簡単に損傷を与える可能性があります。金属箔にレーザー洗浄を使用すると、洗浄プロセスの効率が向上し、洗浄リソースが節約されるだけでなく、洗浄プロセス データのリアルタイム モニタリングと洗浄結果の定量的評価も確立され、電極板の量産の一貫性を効果的に向上できます。-

2 バッテリー溶接前のレーザー洗浄

近年、レーザー溶接は動力電池の生産ラインの標準装備となり、動力電池のタブ、シールピン、バスバー、電池モジュールの溶接に広く使用されています。きれいで均一な表面は、耐久性のある溶接と接合を成功させるための基本的な前提条件です。したがって、溶接前に溶接領域の表面処理を実行して溶接継手の汚染物質を除去すると、溶接品質の効果的な向上とコストの削減が可能になります。

端子洗浄比較

レーザー洗浄は、セル ステージのシール ピンとアダプタ プレート、モジュール ステージのバスバーと端子、単セルのブルー フィルム、シリコン、コーティングの洗浄プロセスに適用されます。-さまざまな端面から汚染物質、塵、その他の破片を効果的に除去し、バッテリー溶接の準備として機能し、溶接欠陥を軽減します。

3 バッテリー組み立て中のレーザークリーニング

リチウム電池に関連する安全事故を防ぐために、絶縁を提供するためにリチウム電池セルに外部粘着テープが貼られることがよくあります。これにより、短絡を防止し、回路ラインを保護し、傷を防ぎます。

バッテリートレイの溶接継ぎ目の酸化層のクリーニング

レーザー洗浄は、溶接前に、バッテリーパックトレイの CMT 溶接継ぎ目、バッテリーパックトップカバーの電気泳動コーティング、バッテリーパックハウジングのシーラントトラックに沿った酸化物層、および保護ベースプレートの酸化物層に適用されます。このプロセスにより、粘着テープやシーラントを塗布する際の接着力が強化されます。洗浄プロセスでは有害な汚染物質が発生しないため、この環境に優しい洗浄方法は、環境意識の高まりの中でますます重要になっています。

1 環境上の利点
レーザー洗浄は、化学薬品や洗浄液を必要としない「環境に優しい」洗浄方法です。除去される廃棄物はほぼ固体の粉末で構成されており、体積が小さく、保管が容易で、リサイクル可能であり、光化学反応を含まず、汚染も発生しません。化学洗浄に伴う環境汚染問題を簡単に解決できます。多くの場合、洗浄プロセスで発生する廃棄物を処理するには、1 台の排気ファンで十分です。

2 効果的な利点

従来の洗浄方法は多くの場合、接触ベースであり、洗浄対象物の表面に機械的な力を加え、表面を損傷する可能性があります。{0}}また、洗浄剤が対象物の表面に付着して除去できなくなり、二次汚染を引き起こす可能性があります。レーザー洗浄の非研磨性および非接触性の性質と、熱影響がないことにより、基板が損傷することがなく、これらの問題を効果的に解決できます。-

リチウム電池箔レーザー洗浄システム

3 制御の利点

レーザーは光ファイバーを介して送信でき、マニピュレーターやロボットと統合して遠隔操作を容易にします。従来の方法では到達することが困難な領域を洗浄することができ、危険な環境で使用する場合でも作業員の安全を確保します。

4 利便性のメリット

レーザー洗浄は、さまざまな素材の表面からさまざまな種類の汚染物質を除去し、従来の洗浄方法では達成できないレベルの清浄度を実現します。さらに、材料基板に損傷を与えることなく、表面汚染物質を選択的に除去することができます。

5 コストメリット

レーザークリーニングは高速かつ効率的で、時間を節約します。レーザー クリーニング システムの購入には比較的多額の初期投資が必要ですが、このシステムは低い運用コストで安定した長期使用を保証します。-さらに重要なのは、自動化が容易になることです。