パワーバッテリー製造におけるレーザー洗浄

の生産リチウム電池ロールツーロール（Roll to Roll）プロセスです。リン酸鉄リチウム電池、ナトリウムイオン電池、三元電池など、いずれの電池も薄膜から単電池、そして電池システムへと加工工程を経る必要があります。リチウム電池の製造工程は、大きく分けて電極シート製造、セル合成、そして化学包装の3段階に分けられます。

これら3つの主要プロセスには、バッテリーの蓄電容量、製品の安全性、および耐用年数に直接影響を与える重要なプロセスがいくつか存在します。そのため、異なる製造プロセスで製造されたバッテリーの性能は大きく異なります。これらのリンクでは、レーザー洗浄現在、10 を超える準備プロセスに参加することができ、リチウム電池の品質率を大幅に向上させることができます。

電力電池の需要が増加し続けるにつれて、レーザー洗浄設備も増加します。次に、いくつかの申請プロセスと比較優位性に焦点を当てます。

1. ポールピースコーティング前の銅箔とアルミ箔のレーザー洗浄

リチウム電池の正極と負極は、アルミ箔と銅箔にリチウム電池の正極と負極をコーティングすることで作られています。コーティング工程で粒子、ゴミ、埃などの媒体が混入すると、電池内部で微小短絡を引き起こし、最悪の場合、電池が発火・爆発する可能性があります。

したがって、完全にきれいで酸化物のない表面を得るためには、コーティング前に箔を洗浄する必要があります。

既存のバッテリーポールピースは、コーティング前の洗浄工程として、超音波洗浄やエタノール溶液を用いた洗浄が一般的です。この方法には、以下の欠点があります。

1. 金属箔部品、特にアルミニウム合金製のワークピースを超音波洗浄する場合、周波数、洗浄時間、出力の影響を受け、超音波のキャビテーション効果によってアルミニウム箔が腐食しやすくなり、微細な気孔が発生します。作用時間が長いほど、気孔は大きくなります。

リチウム電池のポールピースに使用される箔は、通常、厚さ 10 μm の単一ゼロ箔であり、洗浄プロセスの問題により破れて穴が開きやすくなります。

2. エタノール溶液を洗浄剤として使用すると、リチウム電池の他の部分に損傷を与えやすいだけでなく、「水素脆化」が発生しやすく、アルミ箔の機械的特性に影響を与えます。

3. 洗浄効果は従来の湿式化学洗浄よりも劣りますが、清浄度はレーザー洗浄ほど高くありません。表面に汚染物質が残る場合があり、コーティングが箔から剥離したり、収縮穴が発生したりすることがあります。

消耗品を使用しないドライクリーニングであるレーザークリーニングは、アルミホイルの表面処理の清潔さと親水性の点で欠陥がゼロに近く、ポールピースへのサイジングとコーティングの効果を最大限に保証します。

レーザー洗浄金属箔の使用により、洗浄プロセスの効率が向上し、洗浄リソースが節約されるだけでなく、洗浄プロセスデータのリアルタイム監視と洗浄結果の定量的な測定を確立できるため、ポールピースのバッチ生産の一貫性が効果的に向上します。

2. 溶接前のバッテリータブのレーザー洗浄

タブは、バッテリーセルから正極と負極を引き出す金属片で、バッテリーの充放電時の接点となります。グリース、腐食防止剤、その他の化合物などの表面汚染物質は、溶接不良、ひび割れ、溶接部の多孔性などの問題を引き起こす可能性があります。

接触面の清潔さは、電気接続の信頼性と耐久性に大きな影響を与える可能性があります。

既存の電極洗浄では、主に手動洗浄、湿式化学洗浄、プラズマ洗浄が採用されています。

● 手作業による清掃は非効率的でコストがかかります。

● 湿式プロセス水洗浄ラインは効率を向上させますが、ラインの長さが長く、工場の広い面積を占め、化学薬品がリチウム電池の他の部品に損傷を与えやすいです。

● プラズマ洗浄は液体媒体を必要としませんが、消耗品としてプロセスガスを必要とし、ガスのイオン化により電池の正極と負極が容易に導通状態になります。洗浄を行う際には、電池を数回反転させて正極と負極を分離する必要があることが多く、実際の効率は高くありません。

レーザー洗浄は汚れやほこりを効果的に除去します電池極の端面に、等を設けて、あらかじめ電池溶接の準備をしておきます。

レーザー洗浄は固体、液体、気体などの消耗品を必要としないため、構造がコンパクトで占有スペースが小さく、洗浄効果が顕著であり、生産サイクルを大幅に改善し、製造コストを削減できます。

有機物や微粒子を徹底的に除去することで溶接面を粗面化し、その後のレーザー溶接の信頼性を向上させます。タブ洗浄に最適な選択肢の一つです。

3. 組み立て中の外部接着剤の洗浄

リチウム電池の安全事故を防ぐために、一般的にはリチウム電池セルに接着剤を塗布して絶縁の役割を果たさせ、短絡を防ぎ、回路を保護し、傷を防ぐ必要があります。

洗浄されていないセルの外装フィルムをCCDで検査すると、シワ、気泡、傷などの外観上の欠陥が見られ、直径0.3mm以上の気泡が検出されることがよくあります。液漏れや錆腐食の可能性があり、バッテリー寿命が短くなるだけでなく、潜在的な安全上の問題も生じます。

レーザー洗浄セル表面の洗浄能力はSa3レベルに達し、除去率は99.9%以上で、セル表面にストレスがかかりません。超音波洗浄や機械研磨などの他の洗浄方法と比較して、バッテリーセルの表面硬度などの物理的および化学的指標が最大限に変化しないことを保証し、バッテリーの耐用年数を延ばします。

上記の例に加えて、レーザー洗浄は、バッテリーカバーの電気泳動塗料の除去やホイルラベルの洗浄など、他の数十のプロセスでも大きな代替利点があります。

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