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解决方案

动力电池阴极电泳涂装中组分的激光剥离

星之球科技来源:国际工业激光2020-08-02我要评论(0)

动力电池,即为工具提供动力来源的电源,多指为以电动汽车为代表的电动交通工具提供动力的蓄电池。目前市场上常用的动力电池通常为锂电池,大容量锂离子电池已在电动汽...

动力电池,即为工具提供动力来源的电源,多指为以电动汽车为代表的电动交通工具提供动力的蓄电池。


目前市场上常用的动力电池通常为锂电池,大容量锂离子电池已在电动汽车中试用,是目前电动交通工具的主要动力电源之一,同时还在人造卫星、航空航天和储能等各方面得到应用。其生产制造过程主要包括:极片制造、电芯制作以及电池组装三部分。


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旋转光学器件可去除直径圆柱体的内表面的阴极浸漆


目前,激光清洗工艺已经被用于3个主要的动力电池生产制程中,并极大提高了电池制造工艺水平。其主要过程如下:


极片涂覆前激光清洗


锂电池的正负极片是在金属薄带上涂覆锂电池正负极材料而成,金属薄带在涂覆电极材料时,需要对金属薄带进行清洗。金属薄带一般为铝薄或铜薄,原来的湿式乙醇清洗,容易对锂电池其他部件造成损伤。激光清洗,因其属于干式清洗的一种,无需受到化学成份二次污染,所以能够有效解决以上问题。


电池焊接前激光清洗


用脉冲激光直接辐射去污,使其表面温度升高而发生热膨胀,热膨胀使污染物或者基底振动,从而使污染物克服表面吸附力脱离基底表面以达到去除物体表面污渍的目的。这种方式可以有效地去除电芯极柱端面的污物、粉尘等,为电池焊接提前做准备,以减少焊接的不良品。


电池组装过程中激光清洗


为了防止锂电池发生安全事故,一般需要对锂电池电芯进行外贴胶处理,以起到绝缘的作用,防止短路的发生以及保护线路、防止刮伤。对绝缘板、端板进行激光清洗,清洁电芯表面脏污,粗化电芯表面,提高贴胶或涂胶的附着力,且清洗后不会产生有害污染物,照比传统化学腐蚀清洗法而言,属于环保的绿色清洗办法,在当下海内外环保要求越来越严苛的情况下越发显出其重要性。


在上述工艺中,作为动力电池生产环节不可或缺的部分,尤其是在当前动力电池的生产过程越来越倾向于自动化、智能化的趋势下,能否一次性让托盘的加工到位,对动力电池的产能、品质、一次合格率的提升起到了非常关键的作用。一方面托盘对精度、高温、腐蚀等性能有更高的要求;另一方面,随着电池从前端电芯入壳开始,到封装成组,托盘作为产线最重要的工装夹具,始终贯穿着整个工艺流程。


德国4JETTechnologiesGmbH在2019年的parts2clean(德国斯图加特工业部件清洗技术展览会)上展示了其不断增长的自动化和手持式激光清洁系统产品组合。据介绍,4JETTechnologiesGmbH当前的应用重点是对涂有阴极涂装的组件进行激光喷漆剥离,例如电动汽车的电池托盘。


在动力电池需要清洁的金属表面的那些区域中,通常会在浸涂之前对这种尺寸为几平方米的部件进行遮罩。这个过程通常包括需要藏起在动力电池托盘上焊接或胶粘的接头痕迹。


在某些情况下,每个动力电池组件要用10m以上的胶带手动粘贴或使用复杂的机器人系统粘贴,并需要在涂漆后不久将其清除并丢弃。


因此,该过程昂贵并且浪费了宝贵的资源。不适当的涂覆也会导致残留化学物,并使阴极涂装也变得不稳定。业内专家估计,在某些情况下,遮罩和相关废料零件的成本将占油漆总成本的20%以上。


激光的使用完全消除了涂覆的需要:首先将组件完全涂上油漆,然后在各个区域中用脉冲激光将其剥离。无需通过研磨剂或湿化学药品的加工处理,非接触式和干式激光清洁就可让金属产生清洁的表面。该激光清洗系统在加工过程中产生的灰尘会被局部吸走,无需进一步加工即可安装组件。


4JET提供广泛的激光清洗解决方案,可用于动力电池阴极涂装的脱漆,也可用于其他清洁应用,例如:金属上的接头制备、除油和除锈或模具清洁。


除了在市场上建立了两年的JETLASER系列手持式柔性激光表面处理系统外,4JET还在不断推广其SCANYWHERe系列的新型全自动清洁模块。借助新技术套件,4JET可以满足不断增长的大面积清洁和复杂零件加工市场(如电动汽车行业)的需求。


SCANYWHERe系列的新型全自动清洁模块解决方案的核心组件是功率范围从几百W到目前的2kW的脉冲光纤导引激光器,一个2D振镜扫描仪和一个关节臂机器人。其自动化的核心是该公司新的SCANYWHERe软件解决方案。


通过该软件解决方案,操作员只需单击几下即可在组件的3D-CAD模型中定义要清洁的区域和预期的处理策略。SCANYWHERe软件生成对激光源,机器人的路径规划以及扫描策略的集成控制。自动确保恒定处理结果所需的参数,例如聚焦位置,脉冲重叠和进给速度。


脉冲光和聚焦光在要进行处理的表面上需要满足多个能量密度和MW范围内的峰值功率。瞬时施加能量常常意味着能量无法消散,并且可能实际上只在很小的区域内喷出了涂层,使表面处理效果不甚理想。4JET的解决方案冲击面积与表面上激光束斑的大小相对应。穿透深度取决于应用,每个脉冲只有几微米。通过每秒重复执行此过程数万次,可以逐脉冲逐步清洁表面。使用光学扫描系统,激光束光斑并排放置,从而能处理更大的连续区域。


与特殊激光机器构造中的经典方法不同,在特殊激光机器构造中,特定组件处理解决方案通过轴系统和经典PLC或CNC控制来实现,而SCANYWHERe在重新定义特殊系统时节省了开发工作,并显著减少了转换为新系统所需的工作运行期间的组件几何形状。

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