锂电池生产加工的激光切割技术优势

来源：存能电气  日期：2019-06-17 10:19  浏览量：次

　　锂电池生产加工的激光切割技术优势。我们都知道，锂电池作为新能源汽车的动力引擎，决定着新能源汽车的续航能力和驰骋里程，其工艺优劣直接影响着新能源汽车市场表现。为此，企业也在尝试使用更加先进的加工工艺，如激光切割技术，用于改善锂电池性能。

　　激光切割技术具有加工可控、高效率、高质量的特点，在工业加工上有着非常广阔的应用，如汽车工业、纺织机械、钣金加工等。激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。由于我国的激光技术起步较晚，切割核心技术依赖于进口，这导致了国内在高端激光切割上的缓慢发展。

　　激光切割机

　　激光切割机是体现激光切割技术最直接的设备，它是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。

　　激光切割机作为一种新兴的板材加工设备，经过不断的技术更新和工艺发展，激光切割工艺及激光切割机设备，正被广大板材加工企业所熟悉和接受，并以其加工效率高、加工精度高、切割断面质量好、可进行三维切割加工等诸多优势逐步取代等离子切割、水切割、火焰切割、数控冲床等传统板材加工手段。根据激光发生器的不同，目前市面上激光切割机大致可分为三种：CO2激光切割机、固体(YAG)激光切割机、光纤激光切割机。

　　激光切割机的特点

　　YAG固体激光切割机

　　YAG固体激光切割机具有价格低、稳定性好的特点，但能量效率低一般<3%，目前产品的输出功率大多在800W以下，由于输出能量小，主要用于打孔及薄板的切割。它的绿色激光束可在脉冲或连续波的情况下应用，具有波长短、聚光性好适于精密加工特别是在脉冲下进行孔加工最为有效，也可用于切削、焊接和光刻等。YAG固体激光切割机激光器的波长不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料，且YAG固体激光切割机需要解决的是提高锂电池的稳定性和寿命，即要研制大容量、长寿命的光泵激励光源，如采用半导体光泵可使能量效率大幅度地增长。

　　主要优点：能切割其他激光切割机都无法切割的铝板，铜板以及大多数有色金属材料，机器采购价格便宜，使用成本低，维护简单，大部分关键技术已被国内企业所掌握，配件价格及维护成本低，且机器操作维护简单，对工人人员素质要求不高。

　　光纤激光切割机

　　光纤激光切割机由于它可以通过光纤传输，柔性化程度空前提高，故障点少，维护方便，速度快，所以在切割4mm以内薄板时光纤切割机有着很大的优势，但是受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。光纤激光切割机的波长为1.06um，不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料。光纤激光的光电转化率高达25%以上，在电费消耗、配套冷却系统等方面光纤激光的优势相当明显。根据国际安全标准，激光危害等级分4级，光纤激光由于波长短对人体由于是眼睛的伤害大，属于危害最大的一级，出于安全考虑，光纤激光加工需要全封闭的环境。

　　主要优点：光电转换率高，电力消耗少，能切割12MM以内的不锈钢板，碳钢板，是这三种机器中切割薄板速度最快的激光切割机，割缝细小，光斑质量好，可用于精细切割。

　　CO2激光切割机

　　CO2激光切割机，可以稳定切割20mm以内的碳钢，10mm以内的不锈钢，8mm以下的铝合金。CO2激光器的波长为10.6um，比较容易被非金属吸收，可以高质量地切割木材、亚克力、PP、有机玻璃等非金属材料，但是CO2激光的光电转化率只有10%左右。CO2激光切割机在光束出口处装有喷吹氧气、压缩空气或惰性气体N2的喷嘴，用以提高切割速度和切口的平整光洁。为了提高电源的稳定性和寿命，对于CO2气体激光要解决大功率激光器的放电稳定性。根据国际安全标准，激光危害等级分4级，CO2激光属于危害最小的一级。

　　主要优点：功率大，一般功率都在2000-4000W之间，能切割25毫米以内的全尺寸不锈钢，碳钢等常规材料，以及4mm以内铝板和60MM以内的亚克力板，木质材料板，PVC板，且在切割薄板时速度很快。另外，由于CO2激光器输出的是连续激光，其在切割时，是这三种激光切割机中切割断面效果最光滑最好的。

　　锂电池生产加工的激光切割技术优势

　　锂电加工过程对精确性、可控性和加工机器的质量要求较高。而模切刀在使用过程中，会不可避免地出现磨损，进而掉落粉尘、产生毛刺，可能引起电池过热、短路、爆炸等危险问题。为了避免危险，使用激光进行加工更适合。相比传统机械加工，激光优势在于加工拥有无工具磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、精确性更高和运营成本较低等。

　    在激光技术出现前，电池产业使用传统机械进行加工。与传统的机械加工相比，激光加工拥有无工具磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、精确性更高和运营成本较低等优势，有利于降低制造成本、提高生产效率、大幅缩短新产品模切周期。作为一个新兴行业，激光切割在锂离子电池生产过程中有许多特殊性，其中很多应用目前仍然面临各种各样待解决和完善问题，如激光工艺的改进，切割效率的提高，切割效果的稳定性等等。

　　近几年，随着国家的重视以及企业对核心技术的投入等，国内在尖端激光切割技术上也取得了一些成绩，如激光切割头技术，这些进步离不开企业自身的努力。相信在不久的将来，该类设备将全面取代传统机械模具制片设备，为锂电池的安全性和低成本带来革命性的进步。