Limpeza a laser para fabricação de baterias de energia

A produção debaterias de lítioÉ um processo "roll-to-roll". Seja uma bateria de fosfato de ferro-lítio, uma bateria de íons de sódio ou uma bateria ternária, ela precisa passar pelo processo de processamento, desde a película fina até a bateria única e, em seguida, para o sistema de baterias. O processo de preparação das baterias de lítio pode ser dividido em três etapas: produção da folha de eletrodos, síntese da célula e embalagem química.

Existem vários processos-chave nesses três processos principais, que afetarão diretamente a capacidade de armazenamento de energia da bateria, a segurança do produto e a vida útil. Portanto, o desempenho das baterias produzidas por diferentes processos de produção varia consideravelmente. Nesses links,limpeza a laseratualmente pode participar de mais de uma dúzia de processos de preparação, o que pode melhorar muito a taxa de qualidade das baterias de lítio.

À medida que a procura por baterias elétricas continua a aumentar, a procura porlimpeza a laserequipamentos também aumentarão. A seguir, abordaremos alguns dos processos de aplicação e vantagens comparativas.

1. Limpeza a laser de cobre e folha de alumínio antes do revestimento da peça polar

Os eletrodos positivo e negativo da bateria de lítio são feitos revestindo-os com papel alumínio e cobre. Se partículas, detritos, poeira e outros materiais forem misturados durante o processo de revestimento, ocorrerá um microcurto-circuito dentro da bateria e, em casos graves, a bateria poderá pegar fogo e explodir.

Portanto, a folha precisa ser limpa antes do revestimento para obter uma superfície completamente limpa e livre de óxidos.

Os polos das baterias existentes são geralmente limpos por ondas ultrassônicas, e uma solução de etanol é usada como agente de limpeza antes do revestimento. Essa abordagem apresenta as seguintes falhas:

1. Ao limpar peças metálicas com ultrassom, especialmente peças de liga de alumínio, o efeito de cavitação das ondas ultrassônicas, afetado pela frequência, tempo e potência de limpeza, pode corroer facilmente a folha de alumínio, resultando em poros finos. Quanto maior o tempo de ação, maiores os poros.

A folha usada para a peça polar da bateria de lítio é geralmente uma folha de zero único com uma espessura de 10 μm, que é mais propensa a rasgar e causar furos devido a problemas no processo de limpeza.

2. O uso de solução de etanol como agente de limpeza não só causa danos a outras partes da bateria de lítio, como também é propenso à “fragilização por hidrogênio”, o que afeta as propriedades mecânicas da folha de alumínio.

3. Embora o efeito de limpeza seja inferior ao da limpeza química úmida tradicional, a limpeza ainda não é tão boa quanto a da limpeza a laser. Ocasionalmente, ainda há contaminantes na superfície, o que pode fazer com que o revestimento se separe da película ou produza furos de contração.

Como uma limpeza a seco sem consumíveis, a limpeza a laser apresenta quase zero defeitos em termos de limpeza e hidrofilicidade do tratamento de superfície da folha de alumínio, garantindo o efeito de dimensionamento e revestimento na peça polar na maior extensão possível.

O uso de folha metálica para limpeza a laser pode não apenas melhorar a eficiência do processo de limpeza e economizar recursos de limpeza, mas também estabelecer o monitoramento em tempo real dos dados do processo de limpeza e a determinação quantitativa dos resultados da limpeza, o que pode efetivamente melhorar a consistência da produção em lote de peças polares.

2. Limpeza a laser das abas da bateria antes da soldagem

As abas são tiras de metal que conduzem os eletrodos positivo e negativo para fora da célula da bateria e são os pontos de contato quando a bateria é carregada e descarregada. Contaminantes superficiais, como graxa, inibidores de corrosão e outros compostos presentes no processo, podem causar problemas como soldas de baixa qualidade, rachaduras e porosidade na solda.

A limpeza da superfície de contato pode afetar muito a confiabilidade e a durabilidade da conexão elétrica.

A limpeza de eletrodos existente adota principalmente limpeza manual, limpeza química úmida ou limpeza de plasma:

● A limpeza manual é ineficiente e dispendiosa;

● Embora a linha de limpeza de água do processo úmido melhore a eficiência, o comprimento da linha é longo, ocupa uma grande área da fábrica e o agente químico também é fácil de danificar outras peças da bateria de lítio;

● Embora a limpeza a plasma não exija meio líquido, também requer gás de processo como material consumível, e a ionização do gás fará com que os eletrodos positivo e negativo da bateria sejam facilmente ligados. Durante a aplicação, muitas vezes é necessário virar a bateria várias vezes para separar os eletrodos positivo e negativo para limpeza. A eficiência real não é alta.

A limpeza a laser pode remover eficazmente sujeira e poeira, etc. na face final do pólo da bateria e prepare-se para a soldagem da bateria com antecedência.

Como a limpeza a laser não requer consumíveis como sólidos, líquidos e gases, a estrutura é compacta, o espaço ocupado é pequeno e o efeito de limpeza é notável, o que pode melhorar muito o ciclo de produção e reduzir o custo de fabricação;

Pode tornar a superfície de soldagem áspera, removendo completamente a matéria orgânica e partículas minúsculas, e melhorar a confiabilidade da soldagem a laser subsequente. É uma das melhores opções para limpeza de abas.

3. Limpeza do adesivo externo durante a montagem

Para evitar acidentes de segurança com baterias de lítio, geralmente é necessário aplicar cola nas células da bateria de lítio para desempenhar um papel isolante, evitar curtos-circuitos, proteger os circuitos e evitar arranhões.

Ao testar a película externa da bateria suja com CCD, serão observadas rugas, bolhas de ar, arranhões e outros defeitos, sendo que bolhas de ar com diâmetro ≥ 0,3 mm podem ser frequentemente detectadas. Existe a possibilidade de vazamento e corrosão por ferrugem, o que reduz a vida útil da bateria e também apresenta riscos potenciais à segurança.

Limpeza a laserpode atingir o nível Sa3 na capacidade de limpeza da superfície da célula, e a taxa de remoção é superior a 99,9%; e não há estresse na superfície da célula. Comparado com outros métodos de limpeza, como limpeza ultrassônica ou retificação mecânica, ele pode garantir que os indicadores físicos e químicos, como a dureza da superfície das células da bateria, não mudem ao máximo e prolongar a vida útil da bateria.

Além dos exemplos mencionados acima, a limpeza a laser também tem grandes vantagens alternativas em outras dezenas de processos, como remoção de tinta eletroforética de tampas de bateria e limpeza de etiquetas metálicas.

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