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盛雄激光:300W皮秒激光三合一高速制片設(shè)備助力TWh時代電池制造需求
發(fā)布時間:2022-12-21 11:05:00
關(guān)鍵詞:動力電池

  在電池長薄化趨勢下,電池疊片工藝愈發(fā)受到重視。包括蜂巢能源、比亞迪、億緯鋰能、欣旺達(dá)、中創(chuàng)新航等國內(nèi)主流電池企業(yè)都在加大電池疊片工藝的滲透。

  疊片工藝電池能量密度更高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定、循環(huán)壽命更好、且安全性更高,但一直以來因其效率、良率和設(shè)備投資成本高等因素,并未成為主流。然而,在市場驅(qū)動,設(shè)備和電池企業(yè)攜手努力下,這些痛點(diǎn)正被逐個攻克,疊片電池激光制片工藝也得到快速應(yīng)用。

東莞市盛雄激光先進(jìn)裝備股份有限公司市場總監(jiān)種海峰:590正極極片大功率皮秒激光200PPM高速制片機(jī)

東莞市盛雄激光先進(jìn)裝備股份有限公司市場總監(jiān)種海峰

  在第七屆動力電池應(yīng)用國際峰會(CBIS2022)上,東莞市盛雄激光先進(jìn)裝備股份有限公司(簡稱“盛雄激光”)市場總監(jiān)種海峰發(fā)表了題為《300W皮秒激光三合一高速制片機(jī)》的主題演講。

  據(jù)種海峰介紹,盛雄激光成立于2008年,主營產(chǎn)品以高功率皮秒、飛秒激光器和激光微加工系統(tǒng)為主,是中國激光微納加工系統(tǒng)細(xì)分領(lǐng)域前三強(qiáng)企業(yè),產(chǎn)品聚焦新能源動力電池、太陽能光伏、顯示面板、半導(dǎo)體芯片等領(lǐng)域。

  據(jù)悉,當(dāng)前疊片電芯主流制片工藝有光纖激光/五金模具切割極耳、五金模具切割V角和五金模具裁斷料區(qū)等,這些工藝有著工藝時間長、工藝成熟等優(yōu)勢,被當(dāng)下主流電池廠商所應(yīng)用。然而,隨著電芯技術(shù)迭代,電池大制造時代的到來,上述工藝在切疊過程中遇到的如極耳翻折、隔膜褶皺、毛刺,以及模具消耗大等痛點(diǎn)也愈發(fā)明顯。

  種海峰指出,對比傳統(tǒng)疊片電池制程工藝可以發(fā)現(xiàn),目前仍存在以下問題:

  1.經(jīng)常修模(~100萬/次),修模10次后需更換整套模具;

  2.大尺寸極片對模具要求高,成本相對較高;

  3.五金模具狀態(tài)不良會產(chǎn)生毛刺,導(dǎo)致制片不良;

  4.換型需更換模具,浪費(fèi)時間,不適合柔性生產(chǎn);

  5.大尺寸模具沖壓產(chǎn)生振動越大,多臺設(shè)備存在共振風(fēng)險;

  6.為增加能量密度,正極材料越來越緊實(shí),模具越易損化;

  7.光纖激光切極耳與模切多段工藝制程極易造成極耳翻折。

  為滿足動力電池大產(chǎn)線、大規(guī)模制造,盛雄激光經(jīng)過兩年時間研發(fā),開發(fā)出300W皮秒激光高速制片機(jī),實(shí)現(xiàn)極耳切割、V角切割和料區(qū)裁斷三合一,一次成型。據(jù)種海峰介紹,該款全激光三合一制片機(jī)具有以下特點(diǎn):

  1.維護(hù)成本低,一次投入,可完全替代五金刀模;

  2.皮秒激光加工,不易產(chǎn)生毛刺熔珠,制片品質(zhì)高;

  3.實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn),減少換型時間;

  4.全激光三合一制片,節(jié)省設(shè)備工藝制程;

  5.無耗材,無需帶極耳料片中轉(zhuǎn)倉。

  “300W皮秒激光高速制片機(jī)相當(dāng)于一臺極耳切割機(jī)+五級模切機(jī),還不算一年模具更換的費(fèi)用,以及每年刀模的維護(hù)費(fèi)用。”種海峰表示。

  另外,在切割效果方面,300W皮秒激光高速制片機(jī)對磷酸鐵鋰極片的切割熱影響小于55微米,遠(yuǎn)低于五金切割的100微米;三元正極片的熱影響小于70微米,遠(yuǎn)低于其它切割工藝150微米熱影響要求;負(fù)極片切割熱影響小于70微米。

  種海峰指出,300W皮秒激光高速制片機(jī)不僅在方形疊片電池中有著極大應(yīng)用空間和潛力,在軟包電池,以及下一代固態(tài)電池領(lǐng)域,都有著廣闊的應(yīng)用前景。

  在產(chǎn)能方面,目前盛雄激光紅外皮秒激光器功率可做到300W、綠光皮秒能做到200W、紫外皮秒能做到100W,現(xiàn)階段公司激光器產(chǎn)能能做到500臺/年。另外,我司博士研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過2年的不懈努力,已對LD電源、FPGA主控板、溫控板、放大器、磁光隔離器及嵌入式軟件,以及聲光Q開關(guān)驅(qū)動源等能實(shí)現(xiàn)95%的自主創(chuàng)新和研發(fā),突破和解決了國外的卡脖子風(fēng)險。

  在效率方面,以590電芯為例,全皮秒激光制程可以達(dá)到200PPM,高效率、高品質(zhì)、無耗材、緊湊機(jī)構(gòu)助推鋰電產(chǎn)業(yè)加速駛?cè)搿隘B時代”,更好地滿足未來新能源市場TWh級需求。

  此外,種海峰介紹,皮秒激光三合一制片可根據(jù)電芯尺寸/效率要求選用激光模組數(shù)量,靈活對接Z字疊、多片疊、熱復(fù)合/多片疊等(0.125s/片)。

  同時,電芯向長薄化方向發(fā)展,卷繞工藝弊端顯現(xiàn),如極片上涂層材料大彎曲變形而形成掉料和死區(qū)、卷繞過程中極片和隔膜不均勻易產(chǎn)生褶皺及對齊度不良等。與卷繞電池相比,疊片電池具有更高體積能量密度,更穩(wěn)安全性,化卷成疊,動力電池邁向疊時代是大勢所趨。

  “其實(shí)在整個疊片工藝中,卡脖子的痛點(diǎn)就在制片和疊片,為此我們的定位是對疊片設(shè)備廠家采取合作伙伴的形式,對電池終端廠家我們是以方案供應(yīng)商的方式。”種海峰表示,展望未來,盛雄激光2023年將推出更高功率500W皮秒激光器,屆時可為客戶提供更高效率、更低成本、更小占地的應(yīng)用體驗(yàn)。

稿件來源: 電池中國網(wǎng)
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