激光切割廠家單模500W MOPA光纖激光器為何是新能源極片切割的新利器？

目前全球新能源汽車銷量火爆，帶動(dòng)了動(dòng)力電池需求爆發(fā)式增長。2021年1－9月，全球動(dòng)力電池裝機(jī)量為195．4GWh，同比增長128％；中國動(dòng)力電池裝機(jī)量為92GWh，同比增長169．1％。海通證券研究所測(cè)算：2025年中國新能源汽車銷量、動(dòng)力電池需求量分別為702萬輛、456GWh，2020－2025年呈現(xiàn)較快增長狀態(tài)，復(fù)合增速分別達(dá)38．71％與48．66％。

至2025年動(dòng)力電池需求456GWh相比2020年63GWh有較大的增長空間。鋰電池生產(chǎn)廠商紛紛擴(kuò)大產(chǎn)能，高速產(chǎn)線是必然的趨勢(shì)。目前一條線20GWh的生產(chǎn)效率都難以達(dá)到，而限制生產(chǎn)效率的短板在于極片切割環(huán)節(jié)。例如，單臺(tái)設(shè)備（200W）極片切割速度90m／min，極限產(chǎn)能也只有10GWh（24h全年連續(xù)化生產(chǎn)）。極片切割主要使用的激光光源還是單模脈沖100W和200W，更高功率的單模MOPA激光器市場(chǎng)少之又少。柳州激光切割

光至科技是一家以“服務(wù)精密制造的先進(jìn)光源供應(yīng)商”為定位的高科技企業(yè)，提供20W－500W全系列可調(diào)納秒脈沖MOPA激光器以及各類高性能新型定制產(chǎn)品。我們基于單模250W MOPA光纖激光器用于動(dòng)力電池極片切割的應(yīng)用做了大量的研究。

針對(duì)極片切割的特點(diǎn)，YFPN－250－CUT具有高光束質(zhì)量M2＜1．6，多達(dá)16種脈寬（10～500ns）選擇，最高2mJ單脈沖能量，同時(shí)具備在線功率、頻率的切換且切換時(shí)長小于10us的特點(diǎn)，可滿足極耳銅箔、石墨、鋁箔和陶瓷層四種材料的切割工藝。激光切割廠家

波形圖

測(cè)試不同脈寬不同頻率下銅箔的最大切割速度，發(fā)現(xiàn)在各波形下的中心頻率可取得最大切割速度，而隨著頻率的增加最大切斷速度下降。其次，研究還發(fā)現(xiàn)在長脈寬的中心頻率切割時(shí)，由于單脈沖能量較大，切割效率和效果都不太理想，主要是由于脈沖多余的能量都轉(zhuǎn)為余熱增大了熱影響區(qū)，加大速度后脈沖重疊率過低而毛刺增加明顯；脈寬太小又會(huì)造成單脈沖能量不足而切不斷。因此銅箔切割需選擇合適的脈寬保證峰值和能量，以獲得高速且品質(zhì)較好的效果。

不同脈寬頻率下最大速度切割測(cè)試

銅箔切割品質(zhì)效果圖

在對(duì)石墨進(jìn)行切割測(cè)試時(shí)可發(fā)現(xiàn)其工藝窗口區(qū)間較大，在保證切斷的前提下其端面均不會(huì)出現(xiàn)熔珠毛刺的現(xiàn)象，但過大的激光能量會(huì)導(dǎo)致平面漏金屬和熱影響區(qū)較大。合理控制激光能量，降低熱影響區(qū)和漏金屬是保證石墨切割品質(zhì)優(yōu)異的關(guān)鍵。

不同脈寬不同頻率下最高速度切割測(cè)試

石墨切割品質(zhì)效果圖

動(dòng)力電池極片切割的難點(diǎn)在于保證正極材料切割的品質(zhì)和效果的一致性。其中切割鋁箔及陶瓷層品質(zhì)好壞是衡量一套激光設(shè)備性能及工藝可靠的標(biāo)尺。在對(duì)鋁箔進(jìn)行切割測(cè)試時(shí)，其表現(xiàn)主要為平面毛刺和飛濺，合理控制激光工藝參數(shù)，保證一定的光斑能量密度及光束重疊率可以得到較好且穩(wěn)定的切割效果。金屬激光切割加工

不同脈寬不同頻率下最高速度切割測(cè)試

鋁箔切割品質(zhì)效果圖