Nettoyage laser pour la fabrication de batteries de puissance

La production debatteries au lithiumIl s'agit d'un procédé continu. Qu'il s'agisse d'une batterie lithium-fer-phosphate, sodium-ion ou ternaire, le processus de fabrication comprend plusieurs étapes, de la couche mince à la cellule unitaire, puis au système de batterie. La fabrication des batteries au lithium se divise en trois grandes étapes : production des électrodes, synthèse des cellules et conditionnement chimique.

Plusieurs étapes clés de ces trois processus principaux influent directement sur la capacité de stockage d'énergie, la sécurité et la durée de vie de la batterie. Par conséquent, les performances des batteries produites selon différents procédés varient considérablement. Dans ces liens,nettoyage laserpeut actuellement participer à plus d'une douzaine de processus de préparation, ce qui peut grandement améliorer le taux de qualité des batteries au lithium.

Alors que la demande en batteries de puissance continue d'augmenter, la demande ennettoyage laserLe nombre d'équipements augmentera également. Nous nous concentrerons ensuite sur certains processus d'application et avantages comparatifs.

1. Nettoyage laser des feuilles de cuivre et d'aluminium avant le revêtement des pièces polaires

Les électrodes positive et négative d'une batterie au lithium sont constituées de feuilles d'aluminium et de cuivre déposées dessus. Si des particules, des débris, de la poussière ou d'autres impuretés se mélangent à la batterie lors de ce dépôt, cela peut provoquer un micro-court-circuit à l'intérieur de celle-ci et, dans les cas les plus graves, un incendie et une explosion.

Par conséquent, la feuille doit être nettoyée avant le revêtement afin d'obtenir une surface parfaitement propre et exempte d'oxyde.

Les pièces polaires des batteries existantes sont généralement nettoyées par ultrasons, et une solution d'éthanol est utilisée comme agent de nettoyage avant le revêtement. Cette méthode présente les inconvénients suivants :

1. Lors du nettoyage par ultrasons de pièces en feuilles métalliques, notamment en alliage d'aluminium, la fréquence, la durée et la puissance du nettoyage influencent la corrosion de la feuille d'aluminium par cavitation, créant ainsi de fines porosités. Plus la durée du nettoyage est longue, plus les pores sont importants.

La feuille utilisée pour la pièce polaire de la batterie au lithium est généralement une feuille unique de zéro d'une épaisseur de 10 μm, qui est plus susceptible de se déchirer en trous en raison de problèmes liés au processus de nettoyage.

2. L'utilisation d'une solution d'éthanol comme agent de nettoyage risque non seulement d'endommager d'autres parties de la batterie au lithium, mais est également sujette à une « fragilisation par l'hydrogène », ce qui affecte les propriétés mécaniques de la feuille d'aluminium.

3. Bien que le résultat soit moins bon qu'avec un nettoyage chimique humide traditionnel, il reste inférieur à celui obtenu avec un nettoyage laser. Il arrive que des contaminants subsistent en surface, ce qui peut entraîner le décollement du revêtement du support ou la formation de retassures.

En tant que nettoyage à sec sans consommables, le nettoyage laser est quasiment exempt de défauts en termes de propreté et d'hydrophilie du traitement de surface de la feuille d'aluminium, assurant ainsi au maximum l'effet de l'encollage et du revêtement sur la pièce polaire.

L'utilisation du nettoyage laser de feuilles métalliques permet non seulement d'améliorer l'efficacité du processus de nettoyage et d'économiser les ressources nécessaires, mais aussi d'établir une surveillance en temps réel des données du processus de nettoyage et une détermination quantitative des résultats, ce qui peut améliorer efficacement la constance de la production par lots de pièces polaires.

2. Nettoyage laser des languettes de la batterie avant soudure

Les languettes sont des bandes métalliques qui relient les électrodes positive et négative de l'élément de batterie et constituent les points de contact lors de la charge et de la décharge. Les contaminants de surface, tels que la graisse, les inhibiteurs de corrosion et autres composés présents lors du processus, peuvent engendrer des problèmes comme des soudures défectueuses, des fissures et de la porosité dans la soudure.

La propreté de la surface de contact peut grandement affecter la fiabilité et la durabilité de la connexion électrique.

Les méthodes de nettoyage des électrodes existantes utilisent principalement le nettoyage manuel, le nettoyage chimique humide ou le nettoyage au plasma :

● Le nettoyage manuel est inefficace et coûteux ;

● Bien que la ligne de nettoyage à l'eau par procédé humide améliore l'efficacité, sa longueur est importante, elle occupe une grande surface de l'usine et l'agent chimique est également susceptible d'endommager d'autres composants de la batterie au lithium ;

Bien que le nettoyage au plasma ne nécessite pas de milieu liquide, il requiert un gaz de procédé comme consommable. L'ionisation de ce gaz provoque l'inversion des polarités de la batterie. Lors de son application, il est souvent nécessaire d'inverser la polarité de la batterie à plusieurs reprises afin de nettoyer les électrodes. L'efficacité réelle reste donc limitée.

Le nettoyage laser permet d'éliminer efficacement la saleté et la poussière., etc. sur la face d'extrémité du pôle de la batterie, et préparez-vous à souder la batterie à l'avance.

Le nettoyage laser ne nécessitant aucun consommable tel que solide, liquide ou gazeux, sa structure est compacte, l'espace occupé est réduit et l'effet de nettoyage est remarquable, ce qui peut grandement améliorer le cycle de production et réduire les coûts de fabrication ;

Ce procédé permet de rendre la surface de soudure rugueuse en éliminant complètement les matières organiques et les particules fines, améliorant ainsi la fiabilité du soudage laser ultérieur. Il constitue l'une des meilleures solutions pour le nettoyage des languettes.

3. Nettoyage de l'adhésif externe pendant l'assemblage

Afin de prévenir les accidents liés aux batteries au lithium, il est généralement nécessaire d'appliquer de la colle sur les cellules de la batterie pour assurer leur isolation, prévenir les courts-circuits, protéger les circuits et éviter les rayures.

Lorsqu'on examine la pellicule externe d'une cellule non nettoyée à l'aide d'un capteur CCD, on constate la présence de plis, de bulles d'air, de rayures et d'autres défauts d'aspect. Des bulles d'air d'un diamètre ≥ 0,3 mm sont souvent détectées. Il existe un risque de fuite et de corrosion, ce qui réduit la durée de vie de la batterie et présente des risques potentiels pour la sécurité.

Nettoyage laserCe procédé permet d'atteindre le niveau Sa3 en termes de capacité de nettoyage de la surface des cellules, avec un taux d'élimination supérieur à 99,9 % ; il ne génère aucune contrainte sur la surface des cellules. Comparé à d'autres méthodes de nettoyage telles que le nettoyage par ultrasons ou le meulage mécanique, il garantit une préservation maximale des indicateurs physico-chimiques, comme la dureté superficielle des cellules, et prolonge ainsi la durée de vie de la batterie.

Outre les exemples mentionnés ci-dessus, le nettoyage laser présente également de grands avantages alternatifs dans une douzaine d'autres procédés tels que le décapage électrophorétique de la peinture des couvercles de batterie et le nettoyage des étiquettes en aluminium.

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