การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สำหรับแผ่นอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียม: เพิ่มประสิทธิภาพและคุณภาพในการผลิต EV

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ได้รับการยกย่องว่าเป็น "เทคโนโลยีการทำความสะอาดสีเขียวที่มีศักยภาพในการพัฒนาสูงสุดในศตวรรษที่ 21" สามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างเกรนและการวางแนวของพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ได้โดยไม่ทำให้เกิดความเสียหาย นอกจากนี้ยังช่วยควบคุมความหยาบของพื้นผิว ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานที่ครอบคลุมของพื้นผิวของพื้นผิว การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ได้รับการยกย่องว่าเป็น "เทคโนโลยีการทำความสะอาดสีเขียวที่มีศักยภาพในการพัฒนาสูงสุดในศตวรรษที่ 21" สามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างเกรนและการวางแนวของพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ได้โดยไม่ทำให้เกิดความเสียหาย นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถควบคุมความหยาบของพื้นผิวได้ จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานที่ครอบคลุมของพื้นผิวของวัสดุพิมพ์

ด้วยการเร่งตัวของการพัฒนาอุตสาหกรรมและความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเป้าหมาย "คาร์บอนคู่" (จุดสูงสุดของคาร์บอนและความเป็นกลางของคาร์บอน) การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์จึงค่อยๆ เข้ามาแทนที่กระบวนการทำความสะอาดแบบเดิมๆ ในหลายภาคส่วน มันได้กลายเป็นเทคโนโลยีการผลิตอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้มากขึ้นเรื่อยๆ ในสาขาการผลิตระดับสูง- เช่น อุตสาหกรรมทั่วไป การป้องกันประเทศ การต่อเรือ และการบินและอวกาศ

แนวคิดเรื่องการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์มีต้นกำเนิดในช่วงกลาง-ทศวรรษ 1980 หลักการขึ้นอยู่กับลักษณะของลำแสงเลเซอร์ เช่น ความหนาแน่นของพลังงานสูง ทิศทางที่ควบคุมได้ และความสามารถในการโฟกัสที่แข็งแกร่ง คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้เลเซอร์สามารถโต้ตอบกับสารมลพิษที่ติดอยู่กับซับสเตรตของชิ้นงาน-เช่น คราบน้ำมัน จุดสนิม ฝุ่นตกค้าง สารเคลือบ ชั้นออกไซด์ หรือฟิล์ม ซึ่งทำให้สิ่งเหล่านั้นแยกออกจากซับสเตรตผ่านกลไกต่างๆ เช่น การขยายตัวเนื่องจากความร้อนทันที การหลอมละลาย และการระเหยของก๊าซ

กระบวนการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ทั้งหมดมีความซับซ้อนและสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นเลเซอร์กลายเป็นไอ/การสลายตัว การระเหยด้วยเลเซอร์ การขยายตัวทางความร้อนของอนุภาคสารปนเปื้อน การสั่นสะเทือนพื้นผิวของพื้นผิว และการหลุดลอกของสารปนเปื้อน ในปัจจุบัน มีวิธีต่างๆ เช่น การทำความสะอาดด้วยการระเหยด้วยเลเซอร์ การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ด้วยฟิล์มเหลว- และการทำความสะอาดด้วยคลื่นกระแทกด้วยเลเซอร์ วิธีการเหล่านี้สามารถทำความสะอาดพื้นผิวพื้นผิวทั่วไปต่างๆ ได้อย่างเสถียรและมีประสิทธิภาพ รวมถึงโลหะ โลหะผสม แก้ว และวัสดุคอมโพสิตต่างๆ

ข้อดีเชิงเปรียบเทียบของเทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์

ปัจจุบัน การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์กลายเป็นวิธีการหลักสำหรับการรักษาพื้นผิวแบตเตอรี่ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่พลังงานหลักสามขั้นตอน ได้แก่ การผลิตแผ่นอิเล็กโทรด การผลิตเซลล์ และการประกอบแบตเตอรี่ ด้วยการใช้แหล่งกำเนิดเลเซอร์ หัวทำความสะอาด และซอฟต์แวร์ควบคุมผ่านการควบคุมแบบรวมด้วยคอมพิวเตอร์ เทคโนโลยีนี้ช่วยเพิ่มระดับของเทคโนโลยีการผลิตแบตเตอรี่ได้อย่างมาก

1. การทำความสะอาดแผ่นอิเล็กโทรดด้วยเลเซอร์

ในระหว่างการเคลือบวัสดุอิเล็กโทรดบนตัวสะสมกระแสบวกและลบ จำเป็นต้องทำความสะอาดฟอยล์โลหะ ตัวสะสมกระแสไฟบวกทั่วไปคืออลูมิเนียมฟอยล์ ในขณะที่ตัวสะสมกระแสไฟลบคือฟอยล์ทองแดง เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของตัวสะสมกระแสไฟภายในแบตเตอรี่ ความบริสุทธิ์ของวัสดุทั้งสองจะต้องสูงกว่า 98%

การทำความสะอาดเอธานอลแบบเปียกแบบดั้งเดิมอาจทำให้ส่วนประกอบอื่นๆ ของแบตเตอรี่ลิเธียมเสียหายได้ง่าย การใช้การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สำหรับฟอยล์โลหะไม่เพียงแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการทำความสะอาดและประหยัดทรัพยากรในการทำความสะอาด แต่ยังสร้างการตรวจสอบข้อมูลกระบวนการทำความสะอาดแบบเรียลไทม์- และการประเมินเชิงปริมาณของผลการทำความสะอาด ซึ่งสามารถปรับปรุงความสม่ำเสมอของการผลิตมวลแผ่นอิเล็กโทรดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2 การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ก่อนการเชื่อมแบตเตอรี่

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้กลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานในสายการผลิตแบตเตอรี่พลังงาน และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมแถบแบตเตอรี่พลังงาน หมุดปิดผนึก บัสบาร์ และโมดูลแบตเตอรี่ พื้นผิวที่สะอาดและสม่ำเสมอเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นเพื่อให้การเชื่อมและการยึดติดประสบความสำเร็จและทนทาน ดังนั้นการรักษาพื้นผิวบริเวณรอยเชื่อมก่อนการเชื่อมเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากรอยเชื่อมสามารถปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมและลดต้นทุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การเปรียบเทียบการทำความสะอาดเทอร์มินัล

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้ในกระบวนการทำความสะอาดสำหรับการปิดผนึกพินและเพลตอะแดปเตอร์ในขั้นตอนเซลล์ บัสบาร์และเทอร์มินัลในขั้นตอนโมดูล รวมถึงฟิล์มสีฟ้าเซลล์เดียว- ซิลิโคน และสารเคลือบ ช่วยขจัดสิ่งปนเปื้อน ฝุ่น และเศษอื่นๆ ออกจากพื้นผิวส่วนต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำหน้าที่เป็นการเตรียมการเชื่อมแบตเตอรี่และลดข้อบกพร่องในการเชื่อม

3 การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ระหว่างการประกอบแบตเตอรี่

เพื่อป้องกันอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ลิเธียม มักใช้เทปกาวภายนอกกับเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมเพื่อเป็นฉนวน ซึ่งจะช่วยป้องกันการลัดวงจร ป้องกันสายวงจร และป้องกันรอยขีดข่วน

การทำความสะอาดชั้นออกไซด์บนรอยเชื่อมถาดแบตเตอรี่

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ถูกนำไปใช้กับรอยเชื่อม CMT บนถาดแบตเตอรี่ การเคลือบด้วยไฟฟ้าบนฝาปิดด้านบนของแบตเตอรี่ ชั้นออกไซด์ตามรอยซีลบนตัวเรือนแบตเตอรี่ และชั้นออกไซด์บนแผ่นฐานป้องกันก่อนการเชื่อม กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มการยึดเกาะสำหรับเทปกาวหรือการใช้วัสดุยาแนว เนื่องจากกระบวนการทำความสะอาดไม่ก่อให้เกิดมลพิษที่เป็นอันตราย วิธีการทำความสะอาดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมนี้จึงมีความสำคัญมากขึ้นในบริบทของความตระหนักรู้ด้านสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มมากขึ้น

1 ข้อดีด้านสิ่งแวดล้อม
การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการทำความสะอาด "สีเขียว" ที่ไม่ต้องใช้สารเคมีหรือน้ำยาทำความสะอาด ของเสียที่ถูกกำจัดออกเกือบทั้งหมดประกอบด้วยผงของแข็งซึ่งมีปริมาณน้อย จัดเก็บง่าย รีไซเคิลได้ ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีแสง และไม่ก่อให้เกิดมลพิษ สามารถแก้ไขปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับการทำความสะอาดสารเคมีได้อย่างง่ายดาย บ่อยครั้งที่พัดลมดูดอากาศเพียงตัวเดียวก็เพียงพอที่จะจัดการกับของเสียที่เกิดจากกระบวนการทำความสะอาด

2 ข้อดีด้านประสิทธิผล

วิธีการทำความสะอาดแบบดั้งเดิมมักเป็นแบบสัมผัส- โดยใช้แรงเชิงกลบนพื้นผิวของวัตถุที่กำลังทำความสะอาด ซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับพื้นผิวได้ อีกทางหนึ่ง สารทำความสะอาดอาจเกาะติดกับพื้นผิวของวัตถุ ทำให้ไม่สามารถกำจัดออกได้ และก่อให้เกิดมลพิษทุติยภูมิ ลักษณะการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ที่ไม่-เสียดสีและไม่-สัมผัส รวมกับการขาดผลกระทบด้านความร้อน ทำให้มั่นใจได้ว่าวัสดุพิมพ์จะไม่ได้รับความเสียหาย และแก้ไขปัญหาเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ระบบทำความสะอาดเลเซอร์ฟอยล์แบตเตอรี่ลิเธียม

3 ข้อดีในการควบคุม

เลเซอร์สามารถส่งผ่านใยแก้วนำแสงและรวมเข้ากับอุปกรณ์ควบคุมและหุ่นยนต์เพื่ออำนวยความสะดวกในการทำงานระยะไกล มีความสามารถในการทำความสะอาดพื้นที่ที่เข้าถึงได้ยากด้วยวิธีการแบบเดิม จึงรับประกันความปลอดภัยของบุคลากรเมื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย

4 ข้อดีด้านความสะดวกสบาย

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สามารถกำจัดสิ่งปนเปื้อนประเภทต่างๆ ออกจากพื้นผิวของวัสดุที่หลากหลาย ได้ระดับความสะอาดที่ไม่สามารถบรรลุได้ด้วยวิธีการทำความสะอาดแบบเดิมๆ นอกจากนี้ ยังช่วยให้สามารถเลือกกำจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวได้โดยไม่ทำลายพื้นผิววัสดุ

5 ข้อได้เปรียบด้านต้นทุน

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ทำได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ประหยัดเวลา แม้ว่าการซื้อระบบทำความสะอาดเลเซอร์จะต้องใช้เงินลงทุนเริ่มแรก-ค่อนข้างสูงในครั้งเดียว แต่ระบบจะรับประกันการใช้งานระยะยาว-ที่เสถียรโดยมีต้นทุนการดำเนินงานต่ำ ที่สำคัญกว่านั้นยังอำนวยความสะดวกให้กับระบบอัตโนมัติที่ง่ายดาย