Griešanas procesā tādi jautājumi kā ātrs pelējuma nodilums, garais pelējuma maiņas laiks, slikta elastība un zema ražošanas efektivitāte bieži izraisa nestabilus procesus, kā rezultātā rodas nekonsekventa elektrodu griešanas kvalitāte un samazināta akumulatora veiktspēja. Lāzera griešana, ņemot vērā tās priekšrocības, ja nav vibrācijas novirzes, augsta precizitāte, laba stabilitāte un nav nepieciešama pelējuma nomaiņa, litija akumulatoru ražošanā pakāpeniski ir kļuvusi galvenā. To parasti izmanto tādos procesos kā cilnes griešana, elektrodu loksnes sprauga un atdalītāja sagrieztus.
Akumulatora elektrodu griešanas raksturlielumiMašīna:
1. Pārmērīgas, nepietiekamas vai nevienmērīgas griešanas spraugas var izraisīt urbumus.
2. blāvas vai bojātas griešanas malas var radīt burrs.
3. Nepareizi griešanas apstākļi, piemēram, slikts saskare starp sagatavi un perforatoru vai die, vai nepareiza pozicionēšanas augstums apgriešanas un caurumošanas laikā, var izraisīt arī burrs, ja sagataves augstums ir zemāks par pozicionēšanas augstumu, kā rezultātā ir slikta piemērošana starp sagatavi forma un visprogresīvā mala.
4. Pelējuma temperatūras paaugstināšanās darbības laikā var izraisīt plaisu izmaiņas, izraisot urbumus uz grieztām elektrodu lapām.
RaksturlielumiAkumulatora elektrodsLāzera griešanas mašīna:
1. Šauras griešanas spraugas.
2. Neliela siltuma skarta zona netālu no griešanas malas.
3. Minimāla vietējā deformācija.
4. Bezkontakta griešana, tīra, droša un bez piesārņojuma.
5. Viegla integrācija ar automatizētu aprīkojumu, procesa automatizācijas atvieglošana.
6. Nav ierobežojumu griešanas darbiem; Lāzera stariem ir profilēšanas iespējas.
7. Integrācija ar datoriem, materiālu taupīšana.
Ņemot vērā ievērojamos drošības apdraudējumus, ko rada BURR no mehāniskās griešanas jaudas baterijās, paredzams, ka lāzera griešana nākotnē būs galvenā metode.
1. attēls: Die griešana
Lāzera griešanas princips:
Fokusēta lieljaudas blīvuma lāzera stars apstaro akumulatora elektrodu loksni, kas to sagriež, ātri sildot to augstā temperatūrā, izraisot tā izkausēšanu, iztvaicēšanu, ablātu vai sasniedzot aizdedzes punktu, veidojot caurumus. Kad stars pārvietojas pāri loksnei, šie caurumi veido nepārtrauktu šauru griezumu, aizpildot elektrodu lapas griešanu.
2. attēls: lāzera griešanas principa shematiska diagramma
Galvenie lāzera griešanas procesa parametri:
①Beam režīms:
Jo zemāks staru režīms, jo mazāks fokusētā plankuma lielums, jo lielāks jaudas blīvums un enerģijas blīvums, jo šaurāks ir griezums, un jo augstāka ir griešanas efektivitāte un kvalitāte.
Lāzera staru kaujaspolarizācija:
Tāpat kā jebkura veida elektromagnētiskā viļņa pārraide, lāzera staru kūļa ir elektriski un magnētiski vektora komponenti, kas ir perpendikulāri viens otram un staru izplatīšanās virzienam. Optikā elektriskais vektors tiek uzskatīts par lāzera stara polarizācijas virzienu. Kad griešanas virziens ir paralēls polarizācijas virzienam, griešanas priekšpuse visefektīvāk absorbē lāzeru, kā rezultātā tiek iegūts šaurs griezums, zema griezuma perpendikulitāte un raupjums, kā arī augsts griešanas ātrums.
③Lasera spēks:
Lāzera griešanai ir nepieciešams, lai lāzera stars būtu fokusēts uz mazāko vietas diametru ar visaugstāko jaudas blīvumu. Griešanai nepieciešamā lāzera jauda galvenokārt ir atkarīga no sagriešanas veida un sagrieztā materiāla īpašībām. Iztvaikošanas griešanai nepieciešama vislielākā lāzera jauda, izkausējot griešanu, un ar skābekli veicina kušanas griešanu.
Vidējā jaudas aprēķina formula:
Vidējā jauda=viena impulsa enerģija × atkārtošanās frekvence
Maksimālā jaudas aprēķina formula:
Maksimālā jauda=viena impulsa enerģija / impulsa platums
④Focus pozīcija:
Fokālā plakne virs sagataves ir pozitīvs defokuss, un zem sagataves ir negatīvs defocuss. Saskaņā ar ģeometriskās optikas teoriju, kad pozitīvās un negatīvās defokusa plaknes ir vienādi no apstrādes virsmas, attiecīgo plakņu jaudas blīvums ir aptuveni tāds pats.
⑤Laser fokusa dziļums:
Fokusēšanas sistēmas fokusa dziļums būtiski ietekmē lāzera griešanas kvalitāti. Ja fokusētā stara fokusa dziļums ir īss, fokusēšanas leņķis ir liels, un vietas lielums ievērojami mainās tuvu fokusam, lāzera jaudas blīvums uz materiāla virsmas ievērojami mainīsies atkarībā no dažādām fokusa pozīcijām, kas ievērojami ietekmē griešanu. Lāzera griešanai fokusa pozīcijai jābūt uz sagataves virsmas vai nedaudz zem tā, lai sasniegtu maksimālo griešanas dziļumu un mazāko griešanas platumu.
Tā kā litija jonu akumulatora elektrodu loksnēm ir divpusēja pārklājums + vidējā metāla strāvas kolektora slāņa struktūra, un pārklājuma un metāla folijas īpašības ievērojami atšķiras, viņu reakcija uz lāzera darbību arī atšķiras. Kad lāzers iedarbojas uz negatīvo grafīta slāni vai pozitīvu aktīvā materiāla slāni, pateicoties to augstajam lāzera absorbcijas ātrumam un zemai siltumvadītspējai, pārklājumam prasa salīdzinoši zemu lāzera enerģiju kausēšanai un iztvaikošanai. Turpretī metāla strāvas savācējs atspoguļo lāzeru un tam ir ātra termiskā vadīšana, tāpēc metāla slāņa kausēšanai un iztvaikošanai nepieciešamā lāzera enerģija ir augstāka.
3. attēls: Vara sastāvs un temperatūras sadalījums vienpusējas pārklāta negatīva elektrodu biezuma virzienā ar lāzera darbību
3. attēlā parādīts vara sastāvs un temperatūras sadalījums vienpusēja negatīva elektrodu biezuma virzienā ar lāzera darbību. Kad lāzers darbojas uz grafīta slāņa, grafīts galvenokārt iztvaiko tā materiāla īpašību dēļ. Kad lāzers iekļūst vara folijā, folija sāk izkausēt, veidojot izkausētu baseinu. Ja procesa parametri nav piemēroti, var rasties problēmas: (1) pārklājuma mizošana griezuma malā, pakļaujot metāla foliju, kā parādīts 4. attēla kreisajā attēlā; (2) Liels daudzums griešanas gružu ap griezto malu. Šīs problēmas var izraisīt samazinātu akumulatora veiktspēju un drošības kvalitātes problēmas, kā parādīts pareizajā 4. attēla attēlā. Tāpēc, izmantojot lāzera griešanu, ir jāoptimizē procesa parametri, pamatojoties uz aktīvā materiāla īpašībām un metāla foliju Nodrošiniet pilnīgu elektrodu lapas un labas griezuma malas kvalitātes sagriešanu, neatstājot metāla atliekas.
4. attēls.
Uzlabošanas virzieni lāzera griešanai:
1. Griešanas efektivitāte: 60-90 m/min pašreizējais līmenis turpinās uzlaboties, trīs gadu laikā ar paredzamo 120-180 m/min līmeni.
2. Griešanas kvalitāte: Pašlaik lāzera griešanu nevar tieši izmantot trīskāršās katoda materiālu zonās. Turpmākie sasniegumi jaunos lāzera tipos un lāzera procesos var dot iespēju sagriezt lāzeru trīskāršu katoda materiālus. Turklāt, izmantojot mehānisko stabilitāti, un lāzera procesa uzlabojumus, var uzlabot tādas kvalitātes problēmas kā siltuma skartās zonas, urbumi un izkausētās lodītes.
3. aprīkojuma stabilitāte: tas ietver pašas aprīkojuma stabilitātes uzlabošanu, palielinot darbības pieejamību un optimizējot iekraušanas un izkraušanas laiku, lai uzlabotu vispārējo aprīkojuma efektivitāti (OEE) un vidējo laiku starp kļūmēm (MTBF). Tas ietver arī produktu kvalitātes konsekvences uzlabošanu, uzlabojot procesa spēju indeksu (CPK).
4. Intelligence: vienas mašīnas intelekta un pēc tam pilnas līnijas intelekta sasniegšana. Integrēt tiešsaistes noteikšanu, PLC vadību un augšējo datora vadību vienas mašīnas intelektam. Pēc tam, izveidojot savienojumu ar rūpnīcas informācijas sistēmām un optimizējot vienas mašīnas datu vākšanu, sasniedzot pilna līnijas intelektu.
