高速激光微加工在新能源鋰電池上的應(yīng)用研究

李峰西，索海生，邢振宏，高凱，陳中莉

（濟(jì)南森峰科技有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

激光加工是激光產(chǎn)業(yè)的重要應(yīng)用，截至目前，位置激光加工技術(shù)已經(jīng)在激光產(chǎn)業(yè)中有較好的發(fā)展前景。需要注意的是，激光加工技術(shù)同傳統(tǒng)的常規(guī)機(jī)械加工有著較為明顯的區(qū)別，較常規(guī)機(jī)械加工作業(yè)而言，利用激光加工技術(shù)開(kāi)展的加工項(xiàng)目更為精密、準(zhǔn)確，速度也更為迅速，其次，激光加工過(guò)程中往往涉及多種加工工藝，且每個(gè)工藝之間有著較好的銜接，因而形成的激光加工工藝水平更高。在本文的介紹中，重點(diǎn)研究了高速激光微加工工藝在新能源鋰電池中的應(yīng)用，高速激光微加工工藝是激光加工工藝中的一項(xiàng)重要加工工藝，將其應(yīng)用到新能源鋰電池上，能夠取得更高的加工工藝水平。

1 高速激光微加工概述

隨著科技的快速發(fā)展，激光技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在了我國(guó)的各行各業(yè)中。激光技術(shù)不僅可以用于對(duì)物體進(jìn)行切割，同時(shí)還可以對(duì)物體進(jìn)行焊接。但與常規(guī)切割所不同的是，通過(guò)使用激光技術(shù)進(jìn)行切割，不僅可以有效提升其切割過(guò)程中的準(zhǔn)確性，同時(shí)更可以有效提升切割效率。但由于在切割部分物品時(shí)常規(guī)激光往往由于諸多因素而難以完成任務(wù)，因此，在面對(duì)特殊物品進(jìn)行加工時(shí)我們常常使用高速激光進(jìn)行加工。高速激光是指其頻率達(dá)到2×10kHz的激光，與常規(guī)激光相比，其不但具有更快的速度，同時(shí)還具有更強(qiáng)的穿透性。因此使用高速激光對(duì)物品進(jìn)行微加工時(shí)，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的切割等任務(wù)。此外，高速激光微加工還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。（1）高速激光微加工具有范圍廣泛的特點(diǎn)。由于高速激光不但具有極強(qiáng)的穿透性，同時(shí)還具有加工效率高等特點(diǎn)，因此高速激光微加工可以適用于任何材料。（2）高速激光微加工還具有安全可靠的特點(diǎn)。由于使用高速激光對(duì)材料及相關(guān)物品進(jìn)行微加工的過(guò)程中并不會(huì)對(duì)該材料或物品進(jìn)行擠壓，因此，通過(guò)使用高速激光對(duì)材料或物品進(jìn)行微加工可以有效避免對(duì)材料進(jìn)行損壞等現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)而有效提升高速激光微加工的可靠性。同時(shí)，工作人員往往會(huì)通過(guò)遠(yuǎn)程操作的方式實(shí)現(xiàn)高速激光微加工，因此通過(guò)使用高速激光微加工可以有效避免工作人員的生命健康安全受到威脅。因此，高速激光微加工不僅僅具有可靠性，同時(shí)還具有安全性。（3）高速激光微加工還具有精準(zhǔn)性的特點(diǎn)。通過(guò)使用高速激光對(duì)材料及物品進(jìn)行微加工處理時(shí)，其誤差往往可以達(dá)到0.01mm以下，因此，高速激光在對(duì)各類材料及物品進(jìn)行微加工時(shí)均具有一定的精準(zhǔn)性。（4）高速激光微加工還具有高速快捷以及成本低廉的特點(diǎn)。由于高速激光具有較強(qiáng)的穿透性，因此工作人員在使用高速激光對(duì)相關(guān)材料及物品進(jìn)行微加工時(shí)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)材料及物品進(jìn)行微加工，從而在提升微加工效率的同時(shí)有效降低加工成本。（5）高速激光微加工還具有對(duì)材料及物品傷害小的特點(diǎn)。通過(guò)使用高速激光進(jìn)行微加工的材料或物體表面往往僅有一個(gè)切割面極其光滑的圓洞，并且其切割縫隙也會(huì)在0.02～0.05mm。因此高速激光微加工對(duì)材料及物品的傷害極其微小，并不會(huì)出現(xiàn)由于穿透力較大而對(duì)材料損傷較為嚴(yán)重的現(xiàn)象。

2 高速激光微加工在新能源鋰電池上的應(yīng)用

由于高速激光微加工具有加工效率高、精準(zhǔn)性高以及成本低廉等特點(diǎn)，因此高速激光微加工通常被用于新能源鋰電池的加工方面。通過(guò)在新能源鋰電池方面應(yīng)用高速激光微加工，不僅可以極大地提升新能源鋰電池的生產(chǎn)制造效率，同時(shí)也可以有效降低鋰電池的生產(chǎn)成本。下面，分別對(duì)高速激光微加工在新能源鋰電池上的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

2.1 鋰電池電極材料激光切割技術(shù)

首先，高速激光微加工正被廣泛地應(yīng)用在鋰電池電極材料的激光切割方面。眾所周知，新能源鋰電池是一種通過(guò)鋰離子在電池的正負(fù)極之間進(jìn)行持續(xù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)供電的一款新能原電池。因此，在這類電池的生產(chǎn)與制造過(guò)程中，最重要的便是對(duì)其電芯及電極的生產(chǎn)制造。其中電極片的產(chǎn)品質(zhì)量將會(huì)直接影響電池的放電效果及使用時(shí)長(zhǎng)等。因此為了有效提升新能源鋰電池的產(chǎn)品質(zhì)量，我們需要提高鋰電池電極的生產(chǎn)質(zhì)量。而通過(guò)使用高速激光微加工不但可以提升電極片厚度及大小的精準(zhǔn)度，同時(shí)，也可以保障電極片表面的光滑程度，從而更好地保障鋰離子在電極之間的順利運(yùn)動(dòng)，以求鋰電池可以維持均勻放電，而不會(huì)導(dǎo)致其電流與電壓出現(xiàn)嚴(yán)重波動(dòng)。其次，我國(guó)新能源鋰電池目前在生產(chǎn)過(guò)程中往往均使用機(jī)械式的自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)與制造，這不但會(huì)導(dǎo)致其電池制造成本出現(xiàn)上升，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率出現(xiàn)下降的問(wèn)題。甚至，由于機(jī)械式切割時(shí)還會(huì)對(duì)電池的電極片造成損傷，因此通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)鋰電池進(jìn)行生產(chǎn)也會(huì)嚴(yán)重影響鋰電池的產(chǎn)品質(zhì)量。而通過(guò)利用高速激光微加工技術(shù)對(duì)鋰電池進(jìn)行生產(chǎn)則可以有效降低鋰電池的生產(chǎn)成本，從而使廠商可以獲取更大的利潤(rùn)。此外，通過(guò)利用高速激光微加工技術(shù)對(duì)鋰電池進(jìn)行生產(chǎn)制造還可以有效避免對(duì)電池零部件的損傷，從而有效提升鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量。并且，利用高速激光微加工技術(shù)也可以有效提升鋰電池的生產(chǎn)制造效率。

2.2 鋰電池極耳激光切割技術(shù)

高速激光微加工技術(shù)還被廣泛地應(yīng)用在鋰電池極耳的激光切割技術(shù)中。當(dāng)前我國(guó)在制造鋰電池極耳的過(guò)程中往往使用的是機(jī)械式的切割技術(shù)，但這一技術(shù)不但具有加工效率低下的問(wèn)題，同時(shí)化具有靈活性差等問(wèn)題。這將會(huì)使我們?cè)趯?duì)鋰電池極耳進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)鋰電池極耳形狀不一等現(xiàn)象。而這一現(xiàn)象將會(huì)嚴(yán)重影響鋰電池的使用安全，甚至還有可能會(huì)威脅到使用者的生命健康安全。因此，為了避免這一問(wèn)題的發(fā)生，我們?cè)阡囯姵貥O耳的制造過(guò)程中應(yīng)用了高速激光微加工技術(shù)。通過(guò)將高速激光微加工技術(shù)在鋰電池極耳的制造過(guò)程中進(jìn)行應(yīng)用不僅可以有效提升對(duì)鋰電池極耳的生產(chǎn)效率，同時(shí)還可以極大地提升鋰電池極耳的生產(chǎn)效率，從而避免出現(xiàn)對(duì)鋰電池極耳的損壞。此外，這一技術(shù)在鋰電池極耳生產(chǎn)制造中的應(yīng)用也可以有效提升鋰電池使用過(guò)程中的安全性。同時(shí)，通過(guò)使用高速激光微加工技術(shù)也可以進(jìn)一步降低鋰電池極耳的生產(chǎn)成本，從而使鋰電池生產(chǎn)廠商得以獲取更加龐大的利潤(rùn)。

2.3 鋰電池三維機(jī)構(gòu)電極的激光制備

現(xiàn)階段，作為新能源的鋰電池在我國(guó)電池市場(chǎng)上有著較好的口碑，也是發(fā)展最廣泛的一類電池，有著較高的性比價(jià)，社會(huì)認(rèn)可度也較高。但需要注意的是，鋰電池存在著一些急需改進(jìn)的缺陷，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這一缺陷的根本問(wèn)題在于鋰電池的電流方向。通常，鋰電池的電流方向一般都是從陽(yáng)極到陰極，在這個(gè)過(guò)程中很容易形成電流密度不均勻，進(jìn)而引發(fā)引發(fā)鋰電池膨脹。當(dāng)前，為了從根本上解決這一問(wèn)題，我們提出了三維機(jī)構(gòu)電極，利用這一技術(shù)能夠增加鋰電池的電極表面面積，在位處高功率密度的基礎(chǔ)上也可以實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)蓄，當(dāng)前三位機(jī)構(gòu)電極激光裝置已經(jīng)在鋰電池的性能改造領(lǐng)域獲得了認(rèn)可。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，在本文的研究中，就當(dāng)前我國(guó)所擁有的高速微激光技術(shù)展開(kāi)了系統(tǒng)化的論述，為后續(xù)研究高速激光微加工技術(shù)在新能源鋰電池上的應(yīng)用做好了理論鋪墊。鋰電池作為一項(xiàng)新能源，該項(xiàng)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尤為受到各界的重視，但在研究鋰電池的制造項(xiàng)目時(shí)可以發(fā)現(xiàn)存在著一定的發(fā)展缺陷，較高的制造成本將在一定程度上制約該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不利于后續(xù)相關(guān)施工工藝的開(kāi)展。為此，在將高速激光微加工技術(shù)引入鋰電池時(shí)，可以看到鋰電池產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率有了明顯的提升，激光技術(shù)的應(yīng)用更是一種正確的引入，對(duì)鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。相信未來(lái)高速激光微加工技術(shù)將與新能源鋰電池有著更好的技術(shù)融合。