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    新能源環境

    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 來源: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業重點發展對象,其市場定位優先級高于其他傳統制造業,而激光應用技術與新能源汽車電池的完美結合能夠實現強鏈補鏈,對提高新能源電動汽車...

    新能源作為我國戰略性新興產業重點發展對象,其市場定位優先級高于其他傳統制造業,而激光應用技術與新能源汽車電池的完美結合能夠實現強鏈補鏈,對提高新能源電動汽車電池的生產工藝技術具有重大意義,從而加速實現“新型工業化”的發展目標。

    新能源動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,阻隔單個電芯由于各種故障對其他電芯產生影響,其表面粘接強度可達1.9Mpa。在粘貼時會出現不良品,為減少生產成本,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激光器對動力電池的膜進行高效處理的工藝研究。


    01、電池隔離膜清洗的方法優劣勢對比


    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。該方法的優點是可以直接將隔離膜去除,減少人工輔助,但缺點是成本極高,粉塵很大不利于環保。

    而采用激光清洗相對而言,具有綠色環保、清洗損傷小、效率高、自動化操作、運行成本低等優點,因此在新能源電池領域使用率越來越高。

    02、銳科激光專用新能源動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,經過光纖預放大級(包含多級)和光纖功率放大級實現平均功率大于≥1000W ,峰值功率大于1.5MW的技術參數指標。
    備注:脈沖寬度40ns,固定脈寬,峰值功率達到1.5MW。


    03、銳科激光新能源動力電池膜層改性應用研究

    (1)實驗材料
    本次實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^察到,淡黃色膜層可以輕松手撕且一整體扒拉下來,通過拉拔力測試小于5N,且拉掉淡黃色膜層效果顯著,鋁殼表面光滑無殘留,黃色膜層沒粘結在鋁殼表面上。


    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,并且在手擦拭過程會有黏著小顆粒掛在鋁殼表面擦拭不掉。通過上圖可以觀察到,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,鋁殼表面光滑無殘留,黃色膜層沒粘結在鋁殼表面上,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程最大溫度情況


    雙面離型黑膜處理過程最大溫度情況


    雙面離型黑膜(透明)處理過程最大溫度情況


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

    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可實現動力電池膜層改性,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,鋁殼表面光滑無殘留,而改性藍膜只改變了粘性,藍膜未直接去除。

    (3)處理過程總體溫度都不超過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,也滿足要求。

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