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新能源環(huán)境

激光助力新能源鋰電 | P1000H-P激光器在新能源電池隔離膜改性處理的應用案例

激光制造網(wǎng) 來(lái)源:銳科激光2024-06-03 我要評論(0 )   

新能源作為我國戰略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展對象,其市場(chǎng)定位優(yōu)先級高于其他傳統制造業(yè),而激光應用技術(shù)與新能源汽車(chē)電池的完美結合能夠實(shí)現強鏈補鏈,對提高新能源電動(dòng)汽車(chē)...

新能源作為我國戰略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展對象,其市場(chǎng)定位優(yōu)先級高于其他傳統制造業(yè),而激光應用技術(shù)與新能源汽車(chē)電池的完美結合能夠實(shí)現強鏈補鏈,對提高新能源電動(dòng)汽車(chē)電池的生產(chǎn)工藝技術(shù)具有重大意義,從而加速實(shí)現“新型工業(yè)化”的發(fā)展目標。

新能源動(dòng)力電池表面的膜又叫隔離膜,防粘膜,保護膜,有紅色,綠色,藍色,黑色,分為單面離型膜和雙面離型膜。作為電池之間的絕緣材料,還可以起到很好的保護作用,阻隔單個(gè)電芯由于各種故障對其他電芯產(chǎn)生影響,其表面粘接強度可達1.9Mpa。在粘貼時(shí)會(huì )出現不良品,為減少生產(chǎn)成本,需要將其剝離重新貼膜。但其表面粘接高強度較高,因此需減低其粘接強度后再剝離。本文主要介紹了使用銳科旗幟系列P1000H-P激光器對動(dòng)力電池的膜進(jìn)行高效處理的工藝研究。


01、電池隔離膜清洗的方法優(yōu)劣勢對比


目前,傳統清洗隔離膜的方法主要分為濕法去除和機械法去除。

濕法去除PET隔離膜的方法是將電池包浸泡在溫水中一段時(shí)間,待隔離膜粘接強度降低后,再輔以人工方法撕掉包裹的PET隔離膜。該方法成本低,但返修效率也很低,而且粘接強度降低有限,撕膜后的殘留也較多,需要大量的人工輔助。

機械法去除PET藍膜的方法,通常是用具有高速動(dòng)能的干冰顆粒沖擊爆破鋁殼表面包裹的PET隔離膜,直接將PET隔離膜噴射去除。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以直接將隔離膜去除,減少人工輔助,但缺點(diǎn)是成本極高,粉塵很大不利于環(huán)保。

而采用激光清洗相對而言,具有綠色環(huán)保、清洗損傷小、效率高、自動(dòng)化操作、運行成本低等優(yōu)點(diǎn),因此在新能源電池領(lǐng)域使用率越來(lái)越高。

02、銳科激光專(zhuān)用新能源動(dòng)力電池膜層改性激光器


旗幟P1000H-P激光器

體積小,重量輕,更易集成及運輸。相對于P1000激光器體積減小了60%、重量減輕了40%以上。單模塊高峰值 1000W納秒脈沖光纖激光器采用窄脈寬種子源激光技術(shù),經(jīng)過(guò)光纖預放大級(包含多級)和光纖功率放大級實(shí)現平均功率大于≥1000W ,峰值功率大于1.5MW的技術(shù)參數指標。
備注:脈沖寬度40ns,固定脈寬,峰值功率達到1.5MW。


03、銳科激光新能源動(dòng)力電池膜層改性應用研究

(1)實(shí)驗材料
本次實(shí)驗選用常規雙面離型藍膜,厚度110μm,雙面離型黑膜,厚度120μm,透明雙面離型黑膜,厚度100μm,實(shí)驗材料如表1。


(2)測試參數及結果

a.雙面離型藍膜


圖1 表面雙面離型藍膜清洗效果

(左圖為功率650W和500W處理效果,右圖為400W和重復650W處理效果)


以上激光改性參數處理效率為65cm2/s,分別設置三種不同功率段處理,其中650W處理后藍膜改性粘性最小,其他幾個(gè)也比較容易手撕,拉力值都小于10N,400W激光功率下表面幾乎沒(méi)有激光處理痕跡,650W較為明顯,最佳處理參數為:功率500W,脈寬40ns,頻率25kHz。

b..雙面離型黑膜


圖2 表面雙面離型黑膜清洗效果

(左圖為鋁殼表面處理效果,右圖為清除后膜拉拔力效果)


以上激光參數在處理效率23cm2/s、脈寬40ns、功率900W下剛好去除表面黑膜保留淡黃色膜??梢杂^(guān)察到,淡黃色膜層可以輕松手撕且一整體扒拉下來(lái),通過(guò)拉拔力測試小于5N,且拉掉淡黃色膜層效果顯著(zhù),鋁殼表面光滑無(wú)殘留,黃色膜層沒(méi)粘結在鋁殼表面上。


c.雙面離型黑膜(透明)


圖3 表面雙面離型黑膜(透明)清洗效果

(左圖為鋁殼表面處理效果,右圖為鋁殼邊緣處R角處理效果)


以上激光參數在處理效率10.2cm2/s、脈寬40ns、功率800W下剛好去除表面黑膜保留淡黃色膜,過(guò)大能量淡黃色膜較少,粘性增加,更不易除去,并且在手擦拭過(guò)程會(huì )有黏著(zhù)小顆粒掛在鋁殼表面擦拭不掉。通過(guò)上圖可以觀(guān)察到,不管是在表面還是鋁殼邊緣R角處,旗幟系列P1000H-P激光器都能做到雙面離型黑膜(透明)去除效果,且拉掉淡黃色膜層效果顯著(zhù),鋁殼表面光滑無(wú)殘留,黃色膜層沒(méi)粘結在鋁殼表面上,最佳處理參數為:功率800W,脈寬40ns,頻率20kHz。


查看其處理過(guò)程最大溫度和粗糙度情況,各膜層處理效果如下圖所示。


雙面離型藍膜處理過(guò)程最大溫度情況


雙面離型黑膜處理過(guò)程最大溫度情況


雙面離型黑膜(透明)處理過(guò)程最大溫度情況


處理過(guò)程總體溫度都不超過(guò)60℃,其中處理雙面離型藍膜由于效率最高,最大溫度不超過(guò)35℃,雙面離型黑膜(透明)最大溫度在58.5℃,滿(mǎn)足相應要求。

藍膜處理后粗糙度情況    


黑膜處理后粗糙度情況    


黑膜(透明)處理后粗糙度情況


由圖中數據可知,其中雙面離型藍膜Ra值為0.58μm,雙面離型黑膜Ra值為0.72μm,雙面離型黑膜(透明)Ra值為0.84μm,粗糙度值小于1μm,滿(mǎn)足要求。

04、案例總結

(1)銳科旗幟系列P1000H-P激光器搭配透鏡F254可實(shí)現動(dòng)力電池膜層改性,其中雙面離型藍膜處理效率最高,可達到65cm2/s,雙面離型黑膜(透明)處理效率最低,達到10.2cm2/s,雙面離型黑膜處于中等,效率在23cm2/s。

(2)激光對藍膜改性效果與黑膜改性效果不同,不管是在表面還是鋁殼邊緣R角處,旗幟系列P1000H-P激光器都能做到黑膜去除保留淡黃色膜層,且拉掉淡黃色膜層效果顯著(zhù),鋁殼表面光滑無(wú)殘留,而改性藍膜只改變了粘性,藍膜未直接去除。

(3)處理過(guò)程總體溫度都不超過(guò)60℃,粗糙度都小于1μm,其中處理雙面離型藍膜由于效率最高,最大溫度不超過(guò)35℃,粗糙度為0.58μm,雙面離型黑膜(透明)最大溫度在58.5℃,粗糙度為0.84μm,也滿(mǎn)足要求。

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