La producción debaterías de litioEs un proceso continuo. Ya sea una batería de fosfato de hierro y litio, una batería de iones de sodio o una batería ternaria, requiere un proceso de fabricación que va desde la película delgada hasta la batería individual y, posteriormente, al sistema de baterías. El proceso de preparación de las baterías de litio se puede dividir en tres etapas: producción de láminas de electrodo, síntesis de celdas y empaquetado químico.
En estos tres procesos principales existen varios pasos clave que afectan directamente la capacidad de almacenamiento de energía de la batería, la seguridad del producto y su vida útil. Por lo tanto, el rendimiento de las baterías producidas mediante diferentes procesos de producción varía considerablemente. En estos enlaces,limpieza láserActualmente pueden participar en más de una docena de procesos de preparación, lo que puede mejorar enormemente el índice de calidad de las baterías de litio.
| Proceso de aplicación de la limpieza láser con batería | |||
| Sección frontal de la batería | Segmento celular | Segmento del módulo | Paquete de baterías |
| Limpieza de postes | Limpieza de uñas sellantes | Limpieza de postes | Limpieza de costuras de soldadura CMT de palets |
| Limpieza antes de enrollar | Limpiar las pestañas antes de soldar | Limpieza de película azul celular | Limpieza electroforética de pintura de la placa de cubierta |
| Limpieza después del enrollado | Limpieza de silicona celular | Limpieza de la capa de óxido del sellador del armario | |
| limpieza del revestimiento celular | Limpieza de óxido de la placa protectora inferior antes de soldar | ||
| Limpieza de orificios de inyección | Limpieza de etiquetas de aluminio | ||
| limpieza de barras colectoras | |||
A medida que la demanda de baterías de energía sigue aumentando, la demanda delimpieza láserTambién aumentará el equipamiento. A continuación, nos centraremos en algunos de los procesos de aplicación y las ventajas comparativas.
1. Limpieza láser de láminas de cobre y aluminio antes del recubrimiento de la pieza polar.
Los electrodos positivo y negativo de la batería de litio se fabrican recubriendo láminas de aluminio y cobre. Si durante el proceso de recubrimiento se introducen partículas, residuos, polvo u otros contaminantes, se producirá un microcortocircuito en el interior de la batería y, en casos graves, esta podría incendiarse y explotar.
Por lo tanto, es necesario limpiar la lámina antes de recubrirla para obtener una superficie completamente limpia y libre de óxido.
Las piezas polares de las baterías existentes se suelen limpiar mediante ultrasonidos, y se utiliza una solución de etanol como agente limpiador antes del recubrimiento. Este método presenta los siguientes inconvenientes:
1. Al limpiar por ultrasonidos piezas de lámina metálica, especialmente de aleación de aluminio, la frecuencia, el tiempo de limpieza y la potencia influyen en que el efecto de cavitación de las ondas ultrasónicas pueda corroer fácilmente la lámina de aluminio, generando poros finos. Cuanto mayor sea el tiempo de exposición, mayor será el tamaño de los poros.
La lámina utilizada para la pieza polar de la batería de litio es generalmente una lámina de cero simple con un espesor de 10 μm, que es más propensa a rasgarse y perforarse debido a problemas en el proceso de limpieza.
2. El uso de una solución de etanol como agente de limpieza no solo es fácil de dañar otras partes de la batería de litio, sino que también es propenso a la “fragilización por hidrógeno”, que afecta las propiedades mecánicas de la lámina de aluminio.
3. Si bien el efecto de limpieza es inferior al de la limpieza química húmeda tradicional, la limpieza sigue sin ser tan buena como la de la limpieza láser. En ocasiones, aún quedan contaminantes en la superficie, lo que provoca que el recubrimiento se separe de la lámina o que se produzcan agujeros por contracción.
Como limpieza en seco sin consumibles, la limpieza láser presenta prácticamente cero defectos en cuanto a limpieza e hidrofilicidad del tratamiento superficial de la lámina de aluminio, garantizando al máximo el efecto de dimensionamiento y recubrimiento en la pieza polar.
El uso de láminas metálicas para limpieza láser no solo puede mejorar la eficiencia del proceso de limpieza y ahorrar recursos, sino también establecer un monitoreo en tiempo real de los datos del proceso y una determinación cuantitativa de los resultados, lo que puede mejorar eficazmente la consistencia de la producción en serie de piezas polares.
2. Limpieza láser de las pestañas de la batería antes de soldar
Las lengüetas son tiras metálicas que conectan los electrodos positivo y negativo de la celda de la batería y constituyen los puntos de contacto durante la carga y descarga. Los contaminantes superficiales, como grasa, inhibidores de corrosión y otros compuestos presentes en el proceso, pueden provocar problemas como soldaduras deficientes, grietas y porosidad en la soldadura.
La limpieza de la superficie de contacto puede afectar en gran medida la fiabilidad y la durabilidad de la conexión eléctrica.
Los métodos actuales de limpieza de electrodos se basan principalmente en la limpieza manual, la limpieza química húmeda o la limpieza por plasma:
● La limpieza manual es ineficiente y costosa;
● Si bien la línea de limpieza con agua del proceso húmedo mejora la eficiencia, su longitud es considerable, ocupa una gran área de la fábrica y el agente químico también puede dañar fácilmente otras partes de la batería de litio;
● Si bien la limpieza por plasma no requiere un medio líquido, sí requiere un gas de proceso como material consumible, y la ionización del gas facilita la polaridad de la batería. Al aplicarla, suele ser necesario girar la batería varias veces para separar los electrodos y limpiarlos. Su eficiencia real no es alta.
La limpieza láser puede eliminar eficazmente la suciedad y el polvo., etc. en la cara final del poste de la batería, y prepárese con anticipación para la soldadura de la batería.
Debido a que la limpieza láser no requiere consumibles sólidos, líquidos ni gaseosos, su estructura es compacta, ocupa poco espacio y su efecto de limpieza es notable, lo que puede mejorar considerablemente el ciclo de producción y reducir los costes de fabricación;
Puede rugosizar la superficie de soldadura eliminando por completo la materia orgánica y las partículas diminutas, y mejorar la fiabilidad de la soldadura láser posterior. Es una de las mejores opciones para la limpieza de pestañas.
3. Limpieza del adhesivo externo durante el montaje
Para prevenir accidentes relacionados con la seguridad de las baterías de litio, generalmente es necesario aplicar pegamento a las celdas de la batería de litio para que cumpla una función aislante, prevenga cortocircuitos, proteja los circuitos y evite rayones.
Al analizar la película externa de la celda sin limpiar mediante CCD, se observan arrugas, burbujas de aire, rayaduras y otros defectos. Con frecuencia se detectan burbujas de aire con un diámetro ≥ 0,3 mm. Existe la posibilidad de fugas y corrosión por óxido, lo que reduce la vida útil de la batería y supone un riesgo potencial para la seguridad.
Limpieza láserAlcanza el nivel Sa3 en la capacidad de limpieza de la superficie de la celda, con una tasa de eliminación superior al 99,9%, sin dañar la superficie. En comparación con otros métodos de limpieza como la limpieza ultrasónica o el pulido mecánico, garantiza que los indicadores físico-químicos, como la dureza superficial de las celdas, se mantengan prácticamente inalterados, prolongando así la vida útil de la batería.
Además de los ejemplos mencionados anteriormente, la limpieza láser también ofrece grandes ventajas alternativas en otras docenas de procesos, como la eliminación de pintura electroforética de tapas de baterías y la limpieza de etiquetas de aluminio.
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Fecha de publicación: 19 de octubre de 2022
