新宇智能激光模切如何实现99%除尘效率?



商悦传媒   2019-01-31 19:42

导读: 无论是数码3C锂电池时代,还是规模化生产的动力电池爆发年,模切工艺中的毛刺粉尘问题一直都被模切设备企业...

  无论是数码3C锂电池时代,还是规模化生产的动力电池爆发年,模切工艺中的毛刺粉尘问题一直都被模切设备企业和电池企业公认为电芯生产中的一只拦路虎。

  作为涂布后的一道关键工序,模切的重要性在于切割后的极片性能攸关整颗电芯生死,甚至决定着未来在终极应用端的使用安全。但无论是数码3C锂电池时代,还是规模化生产的动力电池爆发年,模切工艺中的毛刺粉尘问题一直都被模切设备企业和电池企业公认为电芯生产中的一只拦路虎。

  随着动力电芯技术和市场的逐步发展,锂电模切设备从木板刀模冲切被五金模切替代,尤其从2015年以来,不少主流动力电池企业逐步储备激光模切技术,直到2017年年底,激光模切在圈内爆发,多家模切设备厂商、激光企业对外发布激光模切产品,毛刺粉尘解决难度也相应升级。

  广东新宇智能装备有限公司(下称“新宇智能”)成立于2011年,专注于业从事锂离子电池自动化设备,在模切(叠片)、软包封装线、OCV检测三大细分领域深耕多年,是一家致力提供锂电设备应用专业服务和解决方案的锂电供应商。

  尤其在模切毛刺粉尘解决问题上,新宇智能拥有丰富的经验。新宇智能总经理李红竞表示,2017年新宇智能推出的激光模切机最高切片速率可达80m/min,除尘效率达到99%以上。

  目前,激光模切机已经为国内主流动力电池企业所认可,但阻碍其大规模应用的难点在于:激光切割中的粉尘问题不好处理。根据李红竞介绍,解决粉尘问题很复杂,因为在电芯生产过程中导致粉尘出现的原因不同,就需要用针对性的解决方法。

  激光烧完后出现冒烟,冒烟会产生很多小颗粒,这些颗粒若遗留在极片上会直接影响电芯一致性和安全性。例如在后期卷绕工序影响极片齐整度,颗粒过大甚至容易刺穿隔膜,或者在充、放电时击穿隔膜,造成电池内部短路、发热产生高温甚至爆炸等问题。

  对于激光切割高温过程中产生的熔珠问题,新宇智能也找到了针对性的解决方案。2017年新宇智能在粉尘解决上申请了好几项相关专利。

  除过上述难题,李红竞表示,激光切割时粉尘产生的量也与电池企业使用的箔材质量有关,对模切设备企业来说,不同厚度和品质的箔材在切割时使用的切割功率和激光功率、工艺参数都不一样。比如切割铝箔和有涂层的铝箔功率就不一样,具体的参数值需要设备企业进行大量的实验和验证。

  以6m锂电铜箔为例,理论上,铜箔越薄切割会更容易。但在实际操作中,这对模切设备中的张力控制提出挑战。铜箔越薄,放卷后的拉力必须控制在一个合适的范围,力度过小铜箔不能拉展,妨碍切割质量;力度过大,若铜箔品质不高,容易出现断箔。

  新宇智能从2012年研发推出五金模切,并且在2016年与客户共同开发针对6m铜箔的模切设备,已经积累了足够的除尘经验。不管是五金模切还是激光模切,毛刺粉尘已经成为新宇智能团队成员的“老朋友”,技术团队拥有一套与其打交道的自有模式,这成为新宇智能从五金模切走向激光模切的最宝贵财富和竞争实力,也正是新宇智能对客户承诺“除尘效率高达99%”的自信来源。

  目前,动力电池生产中,五金模切仍占据主流地位。但要适应未来动力电池自动化、智能化、柔性化生产大趋势,五金模切已经触及生产效率天花板,模具成本也是电池企业不可承受之重。为此,激光模切应运而生,相比传统的五金模切,激光模切生产效率可实现翻番,从长远来看,生产成本实现大幅降低。

  作为模切领域的资深前辈,新宇智能开发的模切机分为单片、连续多极耳、激光三大类。其中,单片模切效率达到150ppm以上,连续多极耳模切达到30m/min以上,模具寿命单次超过100万次;激光模切具备量产40m/min、60m/min、80m/min的能力,并且40m/min激光模切机已经实现批量供货。

  分段自动化整包是目前动力电池企业的现实需求。除了为客户提供单机的激光模切设备,新宇智能还将模切机分别与分条机、叠片机集成于一体,推出模切分条机、模切叠片机,优化了设备生产工艺流程和控制,使得设备生产周期大幅减少,降低成本提高了生产效率。目前,新宇智能的模切分条机,模切叠片机已经实现出货,并且在2018年接获了新订单。

  新宇智能旗下各类设备产品实现了智能化操作,将CCD检测、多轴机械手、PLC控制、上位机控制集成一体,使模切机与智能搬运系统流畅对接;具备智能化设备生命周期管理,赋予MES系统监视和全面控制模切设备能力,智能化程度高,设备运行失误率大幅降低。