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    MOPA脈沖光纖激光器技術升級驅動鋰電智造

    MOPA脈沖光纖激光器技術升級驅動鋰電智造

    • 分類:光至新聞
    • 作者:
    • 來源:
    • 發布時間:2022-06-27
    • 訪問量:0

    【概要描述】從MOPA激光技術的角度出發,光至科技董事長黃志華博士闡述MOPA脈沖光纖激光器多脈寬、高頻率、高光束質量和高峰值的特點。結合鋰電行業的生產需求,通過多種工藝驗證助力電池提質提效。

    MOPA脈沖光纖激光器技術升級驅動鋰電智造

    【概要描述】從MOPA激光技術的角度出發,光至科技董事長黃志華博士闡述MOPA脈沖光纖激光器多脈寬、高頻率、高光束質量和高峰值的特點。結合鋰電行業的生產需求,通過多種工藝驗證助力電池提質提效。

    • 分類:光至新聞
    • 作者:
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    • 發布時間:2022-06-27
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    摘要:從MOPA激光技術的角度出發,光至科技董事長黃志華博士闡述MOPA脈沖光纖激光器多脈寬、高頻率、高光束質量和高峰值的特點。結合鋰電行業的生產需求,通過多種工藝驗證助力電池提質提效。


    TWh時代進程中,電池企業對單產線產能、良率、產品品質要求日益提升,對鋰電裝備及關鍵部件提出新的挑戰。

    激光器作為鋰電裝備的核心配件,激光器企業亦在不斷鍛造自身競爭力,以層層迭代的激光產品與自動化技術為鋰電智造提供創新支持,賦能鋰電高品質電芯質造。

    6月14-17日,第十五屆高工鋰電產業峰會在常州茅山國際會議舉行。大會主題為“協同上下游 共筑新生態”,超1300名鋰電行業人士齊聚一堂共同探討新形勢下鋰電產業發展趨勢。

    6月16日,光至科技董事長黃志華博士發表“MOPA脈沖光纖激光器在鋰電行業中的應用”的主題演講。


    激光加工憑借無耗材、無污染、無接觸應力、加工質量及精度高,易實現設備自動化等優勢,已經在動力電池前段制片、中段焊接以及后段模組pack封裝等核心工序環節迎來規模應用,涉及工藝環節包括切割、焊接、清洗及打碼等。

    黃志華博士介紹,MOPA激光器采用主振蕩器加功率放大器構造。相較于傳統激光器,其參數調節維度更高,范圍更廣,且針對不同材料的不同應用場景,MOPA適應性更強且工藝窗口區間更大。

    目前,MOPA激光器在電芯制造過程中的應用已涵蓋前段制片、中段焊接以及后段模組pack封裝等核心工序環節,主要涉及切割、焊接、清潔及打碼等,未來對于電池回收拆解也將發揮重要作用。圍繞MOPA激光器在鋰電的應用,黃志華博士分享了光至科技在該領域的前置工藝探索應用。


    高速極耳切割:極片材料呈長條狀,切割材料涉及跨越箔材、陶瓷層、涂覆層多區域,因此不同區域需使用不同激光參數。目前,大功率MOPA激光器在高速極耳切割領域應用最為廣泛,且交付規模較大。

    正極材料切割:正極材料是目前比較難做的一類切割材料,因為鋁箔熔點非常低,但涂布層的熔點又較高,切割過程非常容易形成毛刺。

    光至科技在工藝驗證中發現,影響鋁箔切割效率及效果的主要因素是激光功率,但功率過高脈沖能量過大會導致平面、端面毛刺超標。這類材料采用低能量、高頻率(類似連續模式)進行切割,可以實現較好的工藝效果。其250W/500W均有低至10ns短脈寬、高峰值、頻率高達4000kHz的特點,非常適應正極材料切割。

    負極切割:光至科技MOPA脈沖激光器脈寬可低至10ns,300W/500W中心頻率的提升可有效提高切割速度,且無平面毛刺和端面毛刺產生

    極片高速清洗:主要難點在于正極片清洗;光至科技探索250W不同涂層厚度的清洗效率效果發現,涂層厚度55um時去除效率最高;光斑重合度約為50%時去除效率最高。

    注液孔和極柱清洗:除去電解液且對深度有一定要求,為防止火花飛濺或幅面大的電池采用大場鏡,對光束質量、激光器穩定性、產生的節拍,響應時間等提出更高的要求。

    藍膜清洗:采用激光清洗藍膜的方式,可大幅提升清洗效率及產品質量,降低人力成本, 對比500W 單模和多模激光器測試發現,500W多模去除干凈,且基材基本無損傷,而單模會較大程度損傷基材。

    極片激光制孔:光至科技已配套工藝驗證做了定制機開發,單脈沖能量提高2mJ的大功率脈沖激光器,實現較好的打孔效果。

    激光刻碼:光至科技新型MOPA皮秒激光器可以在純鋁殼上實現白底無損的黑碼,對比度高、易識別,大大簡化產線上視覺識別的錯誤率。

    在激光焊接領域,黃志華博士表示,MOPA激光器憑借脈寬選擇范圍大、重復頻率范圍大、脈沖與連續模式可以任意切換、光束質量好的特點,易實現多種材料組合焊接,熱輸入少、背痕小、焊接強度高,在動力電池焊接領域同樣有不錯的效果。

    如以往低功率MOPA僅適用于焊0.2mm厚度的薄片,光至科技將功率提升至500W甚至1000W后,可焊接的材料厚度大大擴展,實現單工站同時兼容多種材料焊接工藝,減少客戶產線布局的復雜性和投產成本。

    電池回收模組回收,電芯分離時,現有的連續激光器在切割匯流排或者電池殼時,熱輸入大不可避免造成下層材料損傷甚至擊穿,易引起電解液爆炸。MOPA激光器可以有效的控制輸入熱量并通過單層多次氣化材料,實現電池安全拆解,光至500W MOPA具有極高的拆解效率。

    在黃志華博士看來,MOPA激光器技術將在功率提升、智能操控、多元參數、廣泛應用等維度迭代及發展。

    作為激光器領域的后起之秀,光至科技成立于2018年5月,是一家以“服務精密制造的先進光源供應商”為定位的高科技激光器研發生產企業,專業從事高功率納秒脈沖以及超快脈沖光纖激光器的研發和生產,并提供激光器相關的定制產品開發服務。


    目前,光至科技可提供20W-500W全系列可調納秒脈沖MOPA激光器,通過配套國內多家主流激光裝備制造商,在新能源領域已經深度參與極片高速制片、極耳切割,極片清洗、注液孔清洗、可擦拭黑碼刻蝕及其它新工藝制程的定制化服務等。

    接下來,光至科技將持續加強產品研發,與設備制造商和電池制造商深度合作,持續提升產品性能和推出新產品,滿足動力電池企業提質降本的訴求。

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