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　　在電池長(cháng)薄化趨勢下，電池疊片工藝愈發(fā)受到重視。包括蜂巢能源、比亞迪、億緯鋰能、欣旺達、中創(chuàng )新航等國內主流電池企業(yè)都在加大電池疊片工藝的滲透。

　　疊片工藝電池能量密度更高、內部結構更為穩定、循環(huán)壽命更好、且安全性更高，但一直以來(lái)因其效率、良率和設備投資成本高等因素，并未成為主流。然而，在市場(chǎng)驅動(dòng)，設備和電池企業(yè)攜手努力下，這些痛點(diǎn)正被逐個(gè)攻克，疊片電池激光制片工藝也得到快速應用。

東莞市盛雄激光先進(jìn)裝備股份有限公司市場(chǎng)總監種海峰

　　在第七屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )(CBIS2022)上，東莞市盛雄激光先進(jìn)裝備股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“盛雄激光”)市場(chǎng)總監種海峰發(fā)表了題為《300W皮秒激光三合一高速制片機》的主題演講。

　　據種海峰介紹，盛雄激光成立于2008年，主營(yíng)產(chǎn)品以高功率皮秒、飛秒激光器和激光微加工系統為主，是中國激光微納加工系統細分領(lǐng)域前三強企業(yè)，產(chǎn)品聚焦新能源動(dòng)力電池、太陽(yáng)能光伏、顯示面板、半導體芯片等領(lǐng)域。

　　據悉，當前疊片電芯主流制片工藝有光纖激光/五金模具切割極耳、五金模具切割V角和五金模具裁斷料區等，這些工藝有著(zhù)工藝時(shí)間長(cháng)、工藝成熟等優(yōu)勢，被當下主流電池廠(chǎng)商所應用。然而，隨著(zhù)電芯技術(shù)迭代，電池大制造時(shí)代的到來(lái)，上述工藝在切疊過(guò)程中遇到的如極耳翻折、隔膜褶皺、毛刺，以及模具消耗大等痛點(diǎn)也愈發(fā)明顯。

　　種海峰指出，對比傳統疊片電池制程工藝可以發(fā)現，目前仍存在以下問(wèn)題：

　　1.經(jīng)常修模(～100萬(wàn)/次)，修模10次后需更換整套模具;

　　2.大尺寸極片對模具要求高，成本相對較高;

　　3.五金模具狀態(tài)不良會(huì )產(chǎn)生毛刺，導致制片不良;

　　4.換型需更換模具，浪費時(shí)間，不適合柔性生產(chǎn);

　　5.大尺寸模具沖壓產(chǎn)生振動(dòng)越大，多臺設備存在共振風(fēng)險;

　　6.為增加能量密度，正極材料越來(lái)越緊實(shí)，模具越易損化;

　　7.光纖激光切極耳與模切多段工藝制程極易造成極耳翻折。

　　為滿(mǎn)足動(dòng)力電池大產(chǎn)線(xiàn)、大規模制造，盛雄激光經(jīng)過(guò)兩年時(shí)間研發(fā)，開(kāi)發(fā)出300W皮秒激光高速制片機，實(shí)現極耳切割、V角切割和料區裁斷三合一，一次成型。據種海峰介紹，該款全激光三合一制片機具有以下特點(diǎn)：

　　1.維護成本低，一次投入，可完全替代五金刀模;

　　2.皮秒激光加工，不易產(chǎn)生毛刺熔珠，制片品質(zhì)高;

　　3.實(shí)現柔性生產(chǎn)，減少換型時(shí)間;

　　4.全激光三合一制片，節省設備工藝制程;

　　5.無(wú)耗材，無(wú)需帶極耳料片中轉倉。

　　“300W皮秒激光高速制片機相當于一臺極耳切割機+五級模切機，還不算一年模具更換的費用，以及每年刀模的維護費用?！狈N海峰表示。

　　另外，在切割效果方面，300W皮秒激光高速制片機對磷酸鐵鋰極片的切割熱影響小于55微米，遠低于五金切割的100微米;三元正極片的熱影響小于70微米，遠低于其它切割工藝150微米熱影響要求;負極片切割熱影響小于70微米。

　　種海峰指出，300W皮秒激光高速制片機不僅在方形疊片電池中有著(zhù)極大應用空間和潛力，在軟包電池，以及下一代固態(tài)電池領(lǐng)域，都有著(zhù)廣闊的應用前景。

　　在產(chǎn)能方面，目前盛雄激光紅外皮秒激光器功率可做到300W、綠光皮秒能做到200W、紫外皮秒能做到100W，現階段公司激光器產(chǎn)能能做到500臺/年。另外，我司博士研發(fā)團隊經(jīng)過(guò)2年的不懈努力，已對LD電源、FPGA主控板、溫控板、放大器、磁光隔離器及嵌入式軟件，以及聲光Q開(kāi)關(guān)驅動(dòng)源等能實(shí)現95%的自主創(chuàng )新和研發(fā)，突破和解決了國外的卡脖子風(fēng)險。

　　在效率方面，以590電芯為例，全皮秒激光制程可以達到200PPM，高效率、高品質(zhì)、無(wú)耗材、緊湊機構助推鋰電產(chǎn)業(yè)加速駛入“疊時(shí)代”，更好地滿(mǎn)足未來(lái)新能源市場(chǎng)TWh級需求。

　　此外，種海峰介紹，皮秒激光三合一制片可根據電芯尺寸/效率要求選用激光模組數量，靈活對接Z字疊、多片疊、熱復合/多片疊等(0.125s/片)。

　　同時(shí)，電芯向長(cháng)薄化方向發(fā)展，卷繞工藝弊端顯現，如極片上涂層材料大彎曲變形而形成掉料和死區、卷繞過(guò)程中極片和隔膜不均勻易產(chǎn)生褶皺及對齊度不良等。與卷繞電池相比，疊片電池具有更高體積能量密度，更穩安全性，化卷成疊，動(dòng)力電池邁向疊時(shí)代是大勢所趨。

　　“其實(shí)在整個(gè)疊片工藝中，卡脖子的痛點(diǎn)就在制片和疊片，為此我們的定位是對疊片設備廠(chǎng)家采取合作伙伴的形式，對電池終端廠(chǎng)家我們是以方案供應商的方式?！狈N海峰表示，展望未來(lái)，盛雄激光2023年將推出更高功率500W皮秒激光器，屆時(shí)可為客戶(hù)提供更高效率、更低成本、更小占地的應用體驗。