Anwendungshinweis zur Laserbearbeitung von Power-Batterien

7. März 2023

Die Nachfrage nach Power-Batterien wächst schnell mit der rasanten Entwicklung neuer Energiefahrzeuge. Die Form der elektrischen Batteriezellen wird in Zylinder-, Softpack- und Quadratzellen unterteilt. Das Schalenmaterial besteht hauptsächlich aus Aluminium und Edelstahl, wobei Rechteck und Aluminium die Hauptmaterialien sind.

Laserbearbeitung auf Powerbatterien 1 — Abbildung 1. Die elektrischen Batteriezellen

Funktionsprinzip und Anwendung

1. Laserschneiden am Polohr

Es gibt vier Arten von Batteriematerialien:

1) NiMH-Akkus

2) Brennstoffbatterie

3) Blei-Säure-Batterien

4) Elektronische Lithiumbatterien.

Die Herstellung von Lithium-Batterien ist ein „Rolle-zu-Rolle“-Prozess, egal ob es sich um Lithium-Eisenphosphat-, Natriumionen- oder ternäre Batterien handelt, alle müssen den Prozess von der Dünnschicht bis zur einzelnen Batterie durchlaufen und dann montiert werden in ein Batteriesystem. Der Produktionsprozess für Lithiumbatterien umfasst die Elektrodenherstellung, die Montage der Batteriezellen und die Verpackung.

Lithiumbatterien bestehen hauptsächlich aus positiven Elektroden, negativen Elektroden, Diaphragmen, Elektrolyten und Batteriegehäusen. Ein Laser wird verwendet, um positive und negative Elektroden zu schneiden und zu formen.

Laserbearbeitung auf Powerbatterien 2 — Abbildung 2. Pole Ear Slitting

Laserbearbeitung auf Powerbatterien 3 — Abbildung 3. Stangenohr schneiden und formen

Laser verwendet	1064 nm MOPA 250 W
Strahlaufweiter	1.5x oder 2x
Scannerblende	14 mm
Scan-Objektiv	F120 und F160
Scanbereich	50x50mm

Tabelle 1. Diagrammspezifikationen

Teilnummern	Wellenlänge	FL	Scanbereich	Blende	WD	Punktgröße
TSL-1064-70-163Q-D14	1064nm	163 mm	70x70mm	14 mm	224 mm	22.3-22.6um
TSL-1064-60-160Q-D14	1064nm	163 mm	60x60mm	14 mm	164 mm	22.6-23.4um
TSL-1064-52-120Q-D14	1064nm	120 mm	52x52mm	14 mm	166.8 mm	17.3-19.6um
TSL-1064-35-110Q-D14	1064nm	110 mm	35x35mm	14 mm	145 mm	15.3-16.0um

Tabelle 2. Scan-Linse für den Laserschneidstab Ohr der Power-Batterie

2. Laserreinigung auf Folie

Die positiven und negativen Elektroden von Lithiumbatterien werden durch Beschichten mit Aluminium- und Kupferfolie hergestellt. Die Folie muss vor dem Beschichten gereinigt werden, um eine vollständig saubere und oxidfreie Oberfläche zu erhalten.

Teilnummern	Wellenlänge	EFL	Scanfeld	Blende	WD	Punktgröße
TSL-1064-85-167Q-D20	1064nm	167 mm	85 × 85mm	20 mm	226.3 mm	16.0-36.0μm
SL-1064-215-340Q-D15	1064nm	340 mm	215 × 215mm	15 mm	204.8 mm	43.8-49.7μm
SL-1064-175-254Q-D10	1064nm	254 mm	175 × 175mm	10 mm	304.0 mm	51.6-55.3μm
SL-1064-170-255Q-D20	1064nm	255 mm	170 × 170mm	20 mm	319.4 mm	29.4-50.8μm

Tabelle 3. Scan-Linse für die Laserreinigung mit Power Battery

3. Laserschweißen an Power Battery

Laserbearbeitung auf Powerbatterien 4 — Abbildung 4. Scan-Schweißsystem

Der Laserschweißprozess an Power-Batterien umfasst das Schweißen, die Lecksuche, die Kurzschlusserkennung sowie das Codieren und Markieren. Je nach Material, Dicke und Form der Batterie werden verschiedene gepulste Laser zum Schweißen verwendet.

Das Scan-Schweißsystem besteht aus Kollimator, Scanner, Scan-Linse, Objektivlinse, CCD, dichroitischem Spiegel, Verbindungsplatte und Luftmesser usw.

Kollimator P/N	Wellenlänge	EFL	NA
COL-1064-D30-F75Q-0.12-WC-V2	1064nm	75 mm	0.12
COL-1064-D30-F100-0.1-WC-V2	1064nm	100 mm	0.1
COL-1064-D30-F125-0.1-WC-V2	1064nm	125 mm	0.1
COL-1064-D46-F150Q-0.1-WC-V2	1064nm	150 mm	0.1
COL-1064-D40-F120-0.125-WC-HP3	1064nm	120 mm	0.125
COL-1064-D40-F140-0.11-WC-HP3	1064nm	140 mm	0.11

Tabelle 4. Kollimator für Scan-Schweißsystem

Scan-Linse P/N	FL	Scanbereich	Blende	WD	Punktgröße
SL-1064-120-254Q-D30-WC	254 mm	120X120mm	30 mm	311.6 mm	16.6-59.4um
SL-1064-180-348Q-D30-WC	348 mm	180X180mm	30 mm	438.0 mm	25.4-64.4um
SL-1064-180-400Q-D30-WC	400 mm	180X180mm	30 mm	504.5 mm	25.9-27.4um
SL-1064-250-500Q-D30-WC	500 mm	250X250mm	30 mm	608.5 mm	33.4-54.6um

Tabelle 5. Scan Lens 2kw-6kw Scan-Schweißsystem