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激光加工在锂电池生产中的应用


与传统的机械加工相比，激光加工拥有无工具磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、精确性更高和运营成本较低等优势。


而锂电池因为其优异的性能，被广泛应用于电子品消费、机动车和能源市场，它的生产技术革新显得尤为重要。


锂电池的生产步骤是典型的“roll-to-roll”过程，需经历两道加工步骤——薄膜到单个电池、以及单个电池组装成电池系统。典型的锂电池有三层薄膜——阳极膜、隔离膜和阴极膜，如下图所示。


电极镀层厚度通常为100 μm，而隔离膜为50 μm。阳极膜是镀石墨的铜膜，阴极膜是镀锂金属氧化物的铝膜，隔离膜则由聚丙烯和聚乙烯构成。锂电池生产过程：


由于对精确性、可控性和加工机器的质量要求较高，金属箔分切（foil slitting），金属箔切割（foil cutting），标签清洗（tab cleaning）和隔离膜切割（separator foil cutting）等环节更适合使用激光进行加工。与传统的机械加工相比，激光加工拥有无工具磨损、切割形状灵活、边缘质量控制、精确性更高和运营成本较低等优势。


金属箔分切（foil slitting）


金属箔分切环节是指根据电池的设计，将一卷金属箔沿长边切成细长条。适用于该环节的是红外脉冲激光，可以高速高质量地分切电极镀层。如果对分切宽度和质量有更精密的要求，也可以考虑脉冲绿光和紫外光。


金属箔切割（foil cutting）


金属箔切割环节是指参照电池的设计，将细长条状的阳极膜和阴极膜切割成需要的形状。根据电池设计不同以及金属箔卷是否完整镀膜，可以选择或调整光束使之切割镀层或仅切割金属箔。该环节适用的激光器与铝箔分切环节相同。


标签清洗（tab cleaning）


特定情况下，需要移除石墨和锂金属氧化物以显露出裸铜或铝箔标签。该步骤的关键在于移除镀膜材料的同时不损害其下方的金属箔。脉冲红外激光较适合该环节。



激光加工的有点和发展



在国外。激光发射器价钱十分昂贵（几十万到上百万不等），但由于激光加工设备具**械加工设备无法比拟的优势，所以在美、意、德等国度，激光设备加工已占到加工行业 60% 以上的份额。但是在中国，由于种种缘由，还处于推行阶段。


激光加工的优点：
1、范围普遍：二氧化碳激光可对任何非金属资料停止激光切割雕琢。并且价钱低廉！不会对材料形成机械挤压或机械应力。没有 “ 刀痕 ” 不伤害加工件的表面；不会使资料变形；
2、安全牢靠：采用非接触式激光加工；
3、准确细致：加工精度可到达 0.02mm，普通小于 0.5mm ；
4、节约环保：光束和光斑直径小，安全卫生；
5、效果分歧：保证同一批次的激光设备加工效果完整相同；
6、高速快捷：关于小批量激光设备加工效劳，可立刻依据电脑输出的图样停止高速激光雕琢和切割。
7、利息低廉：不受加工数量的限制，激光加工愈加低价。


激光切割机水箱与镜片的保养清洁技巧


一、水的更换与水箱的清洁

1、建议：每星期清洗水箱与更换循环水一次

2、注意：机器工作**定保证激光管内充满循环水。

循环水的水质及水温直接影响激光管的使用寿命，建议使用纯净水，并将水温控制在35℃以下。如**过35℃需更换循环水，或向水中添加冰块降低水温，（建议用户选择冷却机，或使用两个水箱）。

清洗水箱：首先关闭电源，拔掉进水口水管，让激光管内的水自动流入水箱内，打开水箱，取出水泵，清除水泵上的污垢。将水箱清洗干净，更换好循环水，把水泵还原回水箱，将连接水泵的水管插入进水口，整理好各接头。把水泵单独通电，并运行2-3分钟（使激光管充满循环水）。

二、镜片的清洁

1、建议每天工作前清洁，设备须处于关机状态

雕刻机上有1块反射镜与1块聚焦镜(反射镜位于激光头固定部分的**部，聚焦镜位于激光头下部可调节的镜筒中)，激光是通过这些镜片反射、聚焦后从激光头发射出来。镜片很容易沾上灰尘或其它的污染物，造成激光的损耗或镜片损坏。反射镜片与聚焦镜需要从镜架中取出，将蘸有清洗液的擦镜纸小心地沿镜片向边缘旋转式擦拭。擦拭完毕后原样装回即可。

2、注意：①镜片应轻轻擦拭，不可损坏表面镀膜；②擦拭过程应轻拿轻放，防止跌落；③聚焦镜安装时请务必保持凹面向下。
刀模激光切割技术的问世有利于可持续发展


激光切割的不断发展，也带动了刀模激光切割机技术的发展和提高，这项技术的问世代替了传统的手工技术，在一定意义上提高了工作效率，改善了工作模式。



刀模激光切割机主要利用激光的强能量性对刀模板进行高深度烧蚀，从而达到安装切割刀的目的。刀模激光切割是一种全新自动化的加工方法，有着精确、快捷、操作简单的优势。用户可以任意制定产品的形状、大小进行快速成型，在图像输入电脑的时候可以任意的更改或变换，使你的工作效率跟快。


首先，刀模激光切割机技术提供了**的储蓄刀模具技术，*模具是否平坦或柔软。激光生产工具可以提供多种精度、深度切割，并且可以进行切削和穿孔切割。同时激光切割机可以很大程度上转换废品，不仅可以节约成本而且也为当今可持续发展做了一大贡献。


其次，刀模激光切割技术比传统技术工作效率高，激光头可以固定光路，可以高强度的稳定机床，同时工作的时候不需要辅助气体，操作的时候简单方便。


刀模激光切割机是一项运用激光来对材料进行加工的新技术，刀模激光切割技术应用范围非常的广泛，在皮革制造业中使用的特别多，可以进行高精度的工艺加工，使用时灵活性高。
激光加工设备就是利用激光加工技术改造传统制造业的关键技术设备之一，主要产品则包括各类激光打标机、焊接机、切割机、划片机、雕刻机、热处理机、三维成型机以及毛化机等。这类产品已经或正在进入各工业领域。


具体应用


一、在服装行业的应用


因为激光加工工艺具有自动化程度高、加工精确高、速度快、效率高、操作简单方便等特点，适应了国际服装生产技术潮流所以激光加工技术以及设备正在以惊人的速度在服装行业内得到推广和普及。


1、激光切割应用


激光切割过程中，不会使布料变形或起皱，激光切割尺寸精度高，激光切割形状可随着图稿进行任意更改，增加了设计的实用性和创造性。另外，激光切割技术是用“激光刀”代替金属刀，激光切割任何面料，能瞬间将切口熔化并凝固，缝隙小、精确度高达到自动“锁边”的功能。传统工艺用刀模切割或热加工，切口易脱丝、发黄、发硬。


2、激光雕刻应用


激光雕刻是利用软件技术，按设计图稿输入数据进行自动雕刻。激光雕刻是激光加工技术在服装行业中运用较成熟、较广泛的技 术，能雕刻任何复杂图形标志，还可以进行射穿的镂空雕刻和表面雕刻，从而雕刻出深浅不一、质感不同、具有层次感和过渡颜色效果的各种图案。


3、激光打标应用


激光打标具有打标精度高、速度快、标记清晰等特点。激光打标兼容了激光切割、雕刻技术的各种优点，可以在各种材料上进行精密加工，还可以加工尺寸小且复杂的图案，激光标记具有**磨损的防伪性能。


二、在电子工业中的应用


激光加工技术属于非接触性加工方式，所以不产生机械挤压或机械应力，特别符合电子行业的加工要求。另外，还由于激光加工技术的高效率、无污染、高精度、热影响区小，因此在电子工业中得到广泛应用。


1、激光划片


激光划技术是生产集成电路的关键技术，其划线细、精度高(线宽为15-25μm，槽深5-200μm)、加工速度快(可达200mm/s)，成品率达 99.5%以上。集成电路生产过程中，在一块基片上要制备上千个电路，在封装前要把它们分割成单个管芯。传统的方法是用金刚石砂轮切割，硅片表面因受机械力而产生辐射状裂纹。用激光划线技术进行划片，把激光束聚焦在硅片表面，产生高温使材料汽化而形成沟槽。通过调节脉冲重叠量可精确控制刻槽深度，使硅片很容易沿沟槽整齐断开，也可进行多次割划而直接切开。由于激光被聚焦成较小的光斑，热影响区较小，切划50μm深的沟槽时，在沟槽边25μm的地方温升不会影响有源器件的性能。激光划片是非接触加工，硅片不会受机械力而产生裂纹。因此可以达到提高硅片利用率、成品率高和切割质量好的目的。还可用于单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池的划片以及硅、锗、砷化稼和其他半导体衬底材料的划片与切割。


2、激光微调


激光微调技术可对*电阻进行自动精密微调，精度可达0.01%一0.002%，比传统方法的精度和效率高，成本低。


集成电路、传感器中的电阻是一层电阻薄膜，制造误差达上15一20%，只有对之进行修正，才能提高那些高精度器件的成品率。激光可聚焦成很小的光斑，能量集中，加工时对邻近的元件热影响较小，不产生污染，又易于用计算机控制，因此可以满足快速微调电阻使之达到精确的预定值的目的。


加工时将激光束聚焦在电阻薄膜上，将物质汽化。微调时首先对电阻进行测量，把数据传送给计算机，计算机根据预先设计好的修调方法指令光束定位器使激光按一定路径切割电阻，直至阻值达到设定值，同样可以用激光技术进行片状电容的电容量修正及混合集成电路的微调。优越的定位精度，使激光微调系统在小型化精密线形组合信号器件方面提高了产量和电路功能。


3、激光打标


激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下*性标记的一种打标方法。激光打标有雕刻和掩模成像两种方式:掩模式打标用激光把模版图案成像到工件表面而烧蚀出标记。


雕刻式打标是一种高速全功能打标系统。激光束经二维光学扫描振镜反射后经平场光学镜头聚焦到工件表面，在计算机控制下按设定的轨迹使材料汽化，可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，激光标记是*性的，不易磨损，这对产品的防伪有特殊的意义。


已大量用在给电子元器件、集成电路打商标型号、给印刷电路板打编号等。紫外波段激光技术发展很快，由于材料在紫外波激光作用下发生电子能带跃迁，打破或削弱分子间的结合键，从而实现剥蚀加工，加工边缘十分齐整，因此在激光标记技术中异军突起，尤其受到微电子行业的重视。











激光刀模与传统刀模的区别


根据实际情况处置好，激光刀模的工作流程是首先在AUTOCA D或其它一些针对刀模开发的软件将需要制作的刀模设计好。再存储为相应机器受理的文件格式，即可启动激光刀模切割机进行切割，用电脑弯刀机进行弯刀。弯刀出来后有些地方需要经过手动弯刀机进行修整。完成后装置模切刀线制作成刀模成品。


传统的手工刀模，通过锯床锯的移动的过程中就会形成错位而产生误差；加工速度慢；而使用了激光切割机后，激进刀模制作是刀模板上用铅笔或圆珠笔进行绘制。绘图设计就可以直接在计算机上进行，刀模板是由激光切割机全自动运行切割成型，不需要人工干预。误差小，速度快。对于激光刀模切割机的应用可以明显加速企业的发展，提高经济效益。

刀模的加工制作


我们以蚀刻刀模的制作工艺流程为例来了解刀模的加工制作：蚀刻刀模工艺流程概述


1
接单
接单部门负责接收客户邮件，及并与客户沟通制作要求、报价、交货时间方式。待客户确认之后即开模具制作单，开始排版较终把图纸做成腐蚀**菲林，连工单一起交予腐蚀部。
2
腐蚀
腐蚀部门接到菲林与工单，确认板厚、刀高、材料、种类之后，即进行贴菲林晒版和曝光。最后经过药水处理之后显出模具雏形，如曝光工作未做好，需对图形进行修补之后才可进入腐蚀机内进行腐蚀。达到要求之后即可取出，洗去药水积炭之后，即可送入下一部门，所以腐蚀部是对模具的一个粗加工部门。
3
CNC雕刻
雕刻部门接到粗加工之后的刀模，目检确认之后即放入机台进行加工。由于模具大小及难易程度刀线长 短的不同，进行制作时间有所差距一般刀模1—4小时，特殊的需8小时甚至24小时以上才可完成 CNC 加工。完成之后班长进行检验，初步确定没有问题，才可送入QC。
4
QC
QC负责检验刀模尺寸、刀模刀锋等等，并负责制作检验报告，之后送入热处理。
5
根据材料不同分为两种处理方式
材料不含不干胶的进行一般热处理即可，不干胶材料除了进行热处理增加硬度之外，还要进行镀铁氟龙的处理，铁氟龙可使冲切的产品不粘刀模，但是由于工艺特殊，镀铁氟龙不会影响刀模的锋利度。由主管在检验报告上盖章之后刀模即可进行包装出货。
6
镜面处理
本处理可去除刀模刀锋侧边微小纹路，达到镜面效果，可有效解决产品冲切抽刀时带出毛刺粉尘的问题，使产品边缘平整光滑。适用于冲切的要求较高的产品。
激光切割


激光切割可对金属或非金属零部件等小型工件进行精密切割或微孔加工，具有切割精度高、速度快、热影响小等优点。3C产品上常见的激光切割工艺有：蓝宝石玻璃手机屏幕激光切割、摄像头保护镜片激光切割、手机Home键激光切割、FPC柔性电路板激光切割、手机听筒网激光打孔等等。


激光先进加工技术在3C行业的应用


激光先进加工技术在3C行业的应用


手机Home键激光切割


手机内部的摄像头支架非常精细，它的精度直接影响到手机摄像头的安装。为了保证拍照效果，每一个摄像头产品要保持较高的一致性，切割支架的时候需要用到**切割夹具，还有可能用到高清晰CCD进行定位。


锦帛方激光精密激光切割机，采用原装进口精细切割头，采用先进切割工艺，通过变频控制实现降低毛刺，提高产品精度。切割一致性好无变形，没有刮渣和毛刺。这样的精度和加工效率是传统加工方式无法比拟的。


激光切割原理是由电子放电作为供给能源，通过He、N2、CO2等混合气体为激发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。

激光加工的防护


1、为避免发生各种伤害，首先对激光加工设备采取必要的防护措施。这些措施主要包括以下方面。


（1）激光加工设备要可靠接地，电器系统外罩的所有维修门应安装有连锁装置，电器外罩应设置相应措施一边在进入维修门之前使内部的电容器组放电。


（2）激光加工设备应有各种安全措施，在激光加工设备上映舍友明显的危险警告标志和信号，如“激光危险”“高压危险”等字样。


（3）激光加工的光路系统应尽可能全部封闭，如使激光在金属管中传递，以防止对人体的直接照射造成伤害。


（4）如果激光加工的光路系统不可能全封闭，则光路应设在较高的位置，使光束在传递过程中避开人的头部，让激光从人的高度以上通过。


（5）激光加工设备的工作台应采用 玻璃等防护装置屏蔽，以防止激光的反射。


（6）进行激光加工的场地也应设有明显的安全标志，并设置栅栏、隔墙、屏风等，防止与工作无关人员误入危险区。


2、对人身的保护


（1）对于激光切割机的防护设备典型的就是激光防护镜，因为防止激光对人眼损伤的防护镜，按其防护原理可分为反射式、吸收式、衍射式和复合式等几种，当然，他们都会根据激光切割机的激光辐射波长进行过滤防护，达到对人体的激光切割机激光的保护，这也是市场上较为安全方便的激光切割机的防护设备。


（2）人体如果有了足够的健康程度，对于激光切割机的稍微辐射是可以抵御的。所以激光切割机操作人员要注意酌情多吃一些胡萝卜、豆芽、西红柿、瘦肉、动物肝等富含维生素A、C和蛋白质的食物，经常喝些绿茶等等。因为这些食物都能帮助人类较好的保护眼睛，让人体能够在激光切割机辐射的条件下，较好的保护人体。