التنظيف بالليزر لتصنيع بطاريات الطاقة

إنتاجبطاريات الليثيومهي عملية "لفّ إلى لفّ". سواءً كانت بطارية ليثيوم فوسفات الحديد، أو بطارية أيون الصوديوم، أو بطارية ثلاثية، فإنها تحتاج إلى المرور بمرحلة المعالجة من الغشاء الرقيق إلى البطارية المفردة، ثم إلى نظام البطارية. يمكن تقسيم عملية تحضير بطاريات الليثيوم تقريبًا إلى ثلاث مراحل: إنتاج صفائح الأقطاب الكهربائية، وتركيب الخلايا، والتغليف الكيميائي.

هناك عدة عمليات رئيسية ضمن هذه العمليات الرئيسية الثلاث، والتي تؤثر بشكل مباشر على سعة تخزين طاقة البطارية، وسلامة المنتج، وعمر الخدمة. لذلك، يختلف أداء البطاريات المُنتجة من عمليات إنتاج مختلفة اختلافًا كبيرًا. في هذه الروابط،التنظيف بالليزريمكن حاليًا المشاركة في أكثر من اثنتي عشرة عملية تحضير، مما قد يؤدي إلى تحسين معدل جودة بطاريات الليثيوم بشكل كبير.

مع استمرار زيادة الطلب على بطاريات الطاقة، يزداد الطلب علىالتنظيف بالليزرستزداد المعدات أيضًا. سنركز بعد ذلك على بعض عمليات التطبيق والمزايا النسبية.

1. تنظيف رقائق النحاس والألومنيوم بالليزر قبل طلاء قطعة القطب

تُصنع الأقطاب الموجبة والسالبة لبطارية الليثيوم عن طريق طلاء الأقطاب الموجبة والسالبة برقائق الألومنيوم والنحاس. في حال اختلاط الجسيمات والحطام والغبار والمواد الأخرى أثناء عملية الطلاء، سيتسبب ذلك في حدوث قصر كهربائي دقيق داخل البطارية، وفي الحالات الشديدة، قد تشتعل البطارية وتنفجر.

لذلك، يجب تنظيف الرقاقة قبل الطلاء للحصول على سطح نظيف تمامًا وخالٍ من الأكسيد.

تُنظَّف قطع أقطاب البطارية الحالية عادةً بالموجات فوق الصوتية، ويُستخدم محلول الإيثانول كعامل تنظيف قبل الطلاء. لكن هذه الطريقة تُعاني من العيوب التالية:

١. عند تنظيف أجزاء الرقائق المعدنية بالموجات فوق الصوتية، وخاصةً قطع سبائك الألومنيوم، تتأثر رقائق الألومنيوم بترددها ووقت التنظيف وقوتها، وقد يؤدي تأثير التجويف الناتج عن الموجات فوق الصوتية إلى تآكلها بسهولة، مما يؤدي إلى ظهور مسام دقيقة. كلما طالت مدة العمل، اتسعت المسام.

الرقاقة المستخدمة في قطعة قطب بطارية الليثيوم هي عادةً عبارة عن رقاقة صفرية واحدة بسمك 10 ميكرومتر، وهي أكثر عرضة للتمزق إلى ثقوب بسبب مشاكل عملية التنظيف.

2. إن استخدام محلول الإيثانول كعامل تنظيف لا يؤدي فقط إلى إتلاف الأجزاء الأخرى من بطارية الليثيوم، بل إنه أيضًا عرضة لـ "هشاشة الهيدروجين"، مما يؤثر على الخصائص الميكانيكية لرقائق الألومنيوم.

٣. على الرغم من أن تأثير التنظيف أسوأ من التنظيف الكيميائي الرطب التقليدي، إلا أن نظافته لا تزال أقل من التنظيف بالليزر. أحيانًا، تبقى بعض الملوثات على السطح، مما قد يؤدي إلى انفصال الطلاء عن الرقاقة أو ظهور ثقوب انكماش.

باعتبارها عملية تنظيف جاف بدون مواد استهلاكية، فإن التنظيف بالليزر يقترب من الصفر من العيوب من حيث النظافة والقدرة على مقاومة الماء لمعالجة سطح رقائق الألومنيوم، مما يضمن تأثير الحجم والطلاء على قطعة القطب إلى أقصى حد.

إن استخدام رقائق تنظيف المعادن بالليزر لا يمكن أن يحسن كفاءة عملية التنظيف ويوفر موارد التنظيف فحسب، بل ينشئ أيضًا مراقبة في الوقت الفعلي لبيانات عملية التنظيف والتحديد الكمي لنتائج التنظيف، مما يمكن أن يحسن بشكل فعال اتساق الإنتاج الدفعي لقطع القطب.

2. تنظيف علامات تبويب البطارية بالليزر قبل اللحام

الألسنة هي شرائط معدنية تُخرج الأقطاب الموجبة والسالبة من خلية البطارية، وهي نقاط التلامس عند شحن البطارية وتفريغها. قد تُسبب الملوثات السطحية، مثل الشحوم ومثبطات التآكل والمركبات الأخرى، مشاكل مثل ضعف اللحامات والشقوق والمسامية.

إن نظافة سطح التلامس يمكن أن تؤثر بشكل كبير على موثوقية ومتانة الاتصال الكهربائي.

تعتمد عملية تنظيف الأقطاب الكهربائية الحالية في الغالب على التنظيف اليدوي أو التنظيف الكيميائي الرطب أو تنظيف البلازما:

● التنظيف اليدوي غير فعال ومكلف؛

● على الرغم من أن خط تنظيف المياه بعملية الرطب يحسن الكفاءة، إلا أن طول الخط طويل، ويشغل مساحة كبيرة من المصنع، كما أن العامل الكيميائي من السهل أيضًا إتلاف أجزاء أخرى من بطارية الليثيوم؛

على الرغم من أن تنظيف البلازما لا يتطلب وسطًا سائلًا، إلا أنه يتطلب أيضًا غاز المعالجة كمادة قابلة للاستهلاك، ويؤدي تأين الغاز إلى سهولة تشغيل الأقطاب الموجبة والسالبة للبطارية. عند الاستخدام، غالبًا ما يلزم قلب البطارية عدة مرات لفصل الأقطاب الموجبة والسالبة للتنظيف. الكفاءة الفعلية ليست عالية.

يمكن أن يؤدي التنظيف بالليزر إلى إزالة الأوساخ والغبار بشكل فعال، وما إلى ذلك على الوجه النهائي لقطب البطارية، والتحضير لعملية لحام البطارية مسبقًا.

نظرًا لأن التنظيف بالليزر لا يتطلب أي مواد استهلاكية مثل المواد الصلبة والسائلة والغازية، فإن الهيكل مضغوط، والمساحة المشغولة صغيرة، وتأثير التنظيف رائع، مما يمكن أن يحسن دورة الإنتاج بشكل كبير ويقلل من تكلفة التصنيع؛

يُخشن سطح اللحام بإزالة المواد العضوية والجزيئات الدقيقة تمامًا، مما يُحسّن موثوقية اللحام بالليزر اللاحق. يُعدّ من أفضل الخيارات لتنظيف علامات التبويب.

3. تنظيف اللاصق الخارجي أثناء التجميع

من أجل منع الحوادث الأمنية لبطاريات الليثيوم، من الضروري عمومًا وضع الغراء على خلايا بطارية الليثيوم للعب دور عازل، ومنع الدوائر القصيرة، وحماية الدوائر، ومنع الخدوش.

عند فحص الغشاء الخارجي للخلية غير المنظفة بواسطة جهاز CCD، قد تظهر تجاعيد، فقاعات هواء، خدوش، وعيوب أخرى في المظهر، وغالبًا ما يتم اكتشاف فقاعات هواء بقطر ≥ 0.3 مم. هناك احتمال حدوث تسرب وتآكل بسبب الصدأ، مما يقلل من عمر البطارية ويشكل مخاطر أمنية محتملة.

التنظيف بالليزريمكن أن تصل إلى مستوى Sa3 في قدرة تنظيف سطح الخلية، ومعدل الإزالة أكثر من 99.9٪؛ ولا يوجد ضغط على سطح الخلية. بالمقارنة مع طرق التنظيف الأخرى مثل التنظيف بالموجات فوق الصوتية أو الطحن الميكانيكي، فإنه يمكن ضمان أن المؤشرات الفيزيائية والكيميائية مثل صلابة سطح خلايا البطارية لا تتغير إلى أقصى حد، وإطالة عمر خدمة البطارية.

بالإضافة إلى الأمثلة المذكورة أعلاه، فإن التنظيف بالليزر له أيضًا مزايا بديلة رائعة في عشرات العمليات الأخرى مثل إزالة طلاء غطاء البطارية بالكهرباء وتنظيف ملصقات الرقائق المعدنية.

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن التنظيف بالليزر، أو تريد شراء أفضل آلة تنظيف بالليزر بالنسبة لك، يرجى ترك رسالة على موقعنا على شبكة الإنترنت ومراسلتنا عبر البريد الإلكتروني مباشرة!