立足應(yīng)用創(chuàng)新，海目星鋰電池極耳高速高精度激光切割關(guān)鍵技術(shù)“躍遷”

/ 激光制片

LASER NOTCHING

激光制片主要應(yīng)用于鋰電池生產(chǎn)線中的極耳切割工序，實現(xiàn)在鋰電池正負極片單邊或雙邊金屬箔材上切割極耳，目的是為了給電池引出金屬導(dǎo)電體。

隨著激光制片機的快速發(fā)展，分條一體機、裁斷一體機等集成設(shè)備相繼推出，效率、精度、智能化水平進一步提升，功能模組進一步完善。

以4680為代表的46系圓柱電池被稱為大圓柱電池，被認為是下一代圓柱電池的發(fā)展方向。高效率高精度的制片工段是大圓柱生產(chǎn)線的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是大圓柱電池追求高性能、高安全的關(guān)鍵“鑰匙”。

海目星前瞻性布局Tab-free工藝，工藝成熟度高，具備行業(yè)規(guī)模化量產(chǎn)經(jīng)驗。以切割模塊、激光應(yīng)用與控制技術(shù)為著落點，鍛造極耳高速高精度激光切割關(guān)鍵技術(shù)，解決高速條件下Tab-free工藝極耳對齊度不夠、切割尺寸偏差以及粉塵、熔珠等不良品質(zhì)難題。

極片多段張力控制關(guān)鍵技術(shù)

攻克高速切割穩(wěn)定性難點

在高速運動狀態(tài)下，如何實現(xiàn)激光切割過程的高穩(wěn)定性和高質(zhì)量是行業(yè)一直研究的重點方向。尤其是在Tab-free工藝路徑中，要對狹縫極耳寬度、狹縫區(qū)的高度漸變控制進行高響應(yīng)、高穩(wěn)定性的高速切割，必然對張力控制提出更嚴苛的要求。

現(xiàn)階段，海目星攻克極片多段張力控制關(guān)鍵技術(shù)問題，結(jié)合激光切割軌跡算法，構(gòu)建仿真模型實現(xiàn)卷徑計算和錐度控制優(yōu)化，實現(xiàn)多級速度匹配聯(lián)動，其技術(shù)運用到極片傳輸過程控制中，有效解決了整體帶路張力穩(wěn)定性控制，降低切割波浪邊與毛刺發(fā)生率，解決極片斷帶、變形、褶皺等問題，同時提高了加工精度與CCD相機瑕疵檢測的精準度，從而提高電池制片的一致性與安全性，降低生產(chǎn)成本。

該技術(shù)滿足90m/min以上，甚至更高速的電池極耳穩(wěn)定切割需求。從切割端面看，實現(xiàn)了熱影響區(qū)小、毛刺小、一致性好的效果。

在線缺陷檢測、在線高速閉環(huán)控制技術(shù)

攻克高速篩選、剔廢、高速切割閉環(huán)控制難點

在激光切割領(lǐng)域，特別是電池極耳的激光切割，需要采用激光切割裝置對料帶進行極耳切割。然而，由于料帶本身存在來料形狀缺陷和邊角測量誤差，且在傳送的過程中易產(chǎn)生位置偏移，進而導(dǎo)致激光切割裝置最終切割的位置會產(chǎn)生較大偏差，產(chǎn)品的誤差率較高，有可能導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量不良、合格率偏低。

按極耳切割工藝要求，可忽略在給定極片長度L(通常為10mm，但有時需要調(diào)整）范圍之內(nèi)的來料形狀缺陷，但來料形狀缺陷長度超過L值時，激光加工的軌跡必須跟隨邊緣的形狀。所以，通過基于小波變換的視覺引導(dǎo)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)來料邊緣檢測，同時也實現(xiàn)極耳切割的形狀跟隨功能和自動糾偏補償功能。使其運用于鋰電池極片生產(chǎn)設(shè)備，有效解決高速篩選、剔廢、高速切割閉環(huán)控制難題。

激光切割后極片清潔關(guān)鍵技術(shù)

提高電池極片潔凈度和安全性能

為確保極片的潔凈，海目星通過激光懸空切負壓除塵、正反面風刀除塵、毛刷除塵、超聲波清潔、除鐵模組等五道或以上的清潔工藝，解決極片在生產(chǎn)過程中的積粉、激光工位切不斷、斷帶、產(chǎn)品異物瑕疵等難易解決的技術(shù)難題，為潔凈高質(zhì)量的穩(wěn)定生產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)。

其中，激光懸空切負壓除塵利用了氣體流動帶走切割粉塵，海目星根據(jù)激光切割特性，開發(fā)全密封的激光懸空切結(jié)構(gòu)，設(shè)計側(cè)吸結(jié)構(gòu)進行有效除塵，同時設(shè)計平皮帶、毛刷等結(jié)構(gòu)，高效完成廢料的收集。

基于對不同粒徑的粉塵除塵效果與風速應(yīng)用的深入研究，開發(fā)風刀除塵系統(tǒng)，搭建流體仿真技術(shù)優(yōu)化設(shè)計，吸塵口采用3D打印技術(shù)，內(nèi)部圓滑過渡，減小了粉塵的黏附，有效提升極片潔凈度。此外，除塵管道均可實現(xiàn)閉環(huán)監(jiān)控，采用FFU空氣凈化加設(shè)備底部回風，切割粉塵的有效控制程度高，殘留粉塵顆粒≤10μm。

· 設(shè)備效率：90m/min

· 兼容幅寬：100-600mm（最小幅寬不含空箔區(qū)）

· 收放卷卷徑：≤Φ750mm

· 切割方式：一出二，兼容一出一

海目星激光制片方案已攻克自動收放卷、高速自動接帶、極片多段張力控制、極耳激光切割尺寸精度、卷對卷糾偏系統(tǒng)、激光切割后極片清潔、高速在線缺陷檢測、在線高速閉環(huán)控制等關(guān)鍵技術(shù)問題，同時，導(dǎo)入PLC和MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，策動TWh時代鋰電池大規(guī)模制造轉(zhuǎn)向優(yōu)質(zhì)制造。未來，海目星還將更積極地尋找創(chuàng)新方案，主動應(yīng)戰(zhàn)動儲雙賽道的新挑戰(zhàn)、新要求。

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