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激光切割厂家单模500W MOPA光纤激光器为何是新能源极片切割的新利器?

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激光切割厂家单模500W MOPA光纤激光器为何是新能源极片切割的新利器?

发布日期:2021-11-25 作者: 点击:

目前全球新能源汽车销量火爆,带动了动力电池需求爆发式增长。2021年1-9月,全球动力电池装机量为195.4GWh,同比增长128%;中国动力电池装机量为92GWh,同比增长169.1%。海通证券研究所测算:2025年中国新能源汽车销量、动力电池需求量分别为702万辆、456GWh,2020-2025年呈现较快增长状态,复合增速分别达38.71%与48.66%。

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至2025年动力电池需求456GWh相比2020年63GWh有较大的增长空间。锂电池生产厂商纷纷扩大产能,高速产线是必然的趋势。目前一条线20GWh的生产效率都难以达到,而限制生产效率的短板在于极片切割环节。例如,单台设备(200W)极片切割速度90m/min,极限产能也只有10GWh(24h全年连续化生产)。极片切割主要使用的激光光源还是单模脉冲100W和200W,更高功率的单模MOPA激光器市场少之又少。柳州激光切割

光至科技是一家以“服务精密制造的先进光源供应商”为定位的高科技企业,提供20W-500W全系列可调纳秒脉冲MOPA激光器以及各类高性能新型定制产品。我们基于单模250W MOPA光纤激光器用于动力电池极片切割的应用做了大量的研究。

针对极片切割的特点,YFPN-250-CUT具有高光束质量M2<1.6,多达16种脉宽(10~500ns)选择,Z高2mJ单脉冲能量,同时具备在线功率、频率的切换且切换时长小于10us的特点,可满足极耳铜箔、石墨、铝箔和陶瓷层四种材料的切割工艺。激光切割厂家

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波形图

铜箔切割

测试不同脉宽不同频率下铜箔的Z大切割速度,发现在各波形下的中心频率可取得Z大切割速度,而随着频率的增加Z大切断速度下降。其次,研究还发现在长脉宽的中心频率切割时,由于单脉冲能量较大,切割效率和效果都不太理想,主要是由于脉冲多余的能量都转为余热增大了热影响区,加大速度后脉冲重叠率过低而毛刺增加明显;脉宽太小又会造成单脉冲能量不足而切不断。因此铜箔切割需选择合适的脉宽保证峰值和能量,以获得高速且品质较好的效果。

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不同脉宽频率下Z大速度切割测试

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铜箔切割品质效果图

石墨切割

在对石墨进行切割测试时可发现其工艺窗口区间较大,在保证切断的前提下其端面均不会出现熔珠毛刺的现象,但过大的激光能量会导致平面漏金属和热影响区较大。合理控制激光能量,降低热影响区和漏金属是保证石墨切割品质优异的关键。

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不同脉宽不同频率下Z高速度切割测试

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石墨切割品质效果图

铝箔切割

动力电池极片切割的难点在于保证正极材料切割的品质和效果的一致性。其中切割铝箔及陶瓷层品质好坏是衡量一套激光设备性能及工艺可靠的标尺。在对铝箔进行切割测试时,其表现主要为平面毛刺和飞溅,合理控制激光工艺参数,保证一定的光斑能量密度及光束重叠率可以得到较好且稳定的切割效果。金属激光切割加工

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不同脉宽不同频率下Z高速度切割测试

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铝箔切割品质效果图



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