في عملية القطع ، غالبًا ما تؤدي المشكلات مثل تآكل العفن السريع ، وأوقات تغيير العفن الطويلة ، والمرونة السيئة ، وكفاءة الإنتاج المنخفضة إلى عمليات غير مستقرة ، مما يؤدي إلى جودة قطع الإلكترود غير المتسقة وتقليل أداء البطارية. إن قطع الليزر ، نظرًا لمزاياه عدم انحراف الاهتزاز ، والدقة العالية ، والاستقرار الجيد ، ولا الحاجة إلى استبدال القالب ، أصبح تدريجياً سائدًا في تصنيع بطارية الليثيوم. يتم استخدامه بشكل شائع في عمليات مثل قطع علامات التبويب ، وشق ورقة الإلكترود ، وشق الفاصل.
خصائص قطع القطب الكهربائي يموتآلة:
1.
2. حواف القطع الباهتة أو التالفة يمكن أن تنتج نوبات.
3. يمكن أن تتسبب ظروف القطع غير السليمة ، مثل سوء التلامس بين الشغل واللكم أو الموت ، أو ارتفاع تحديد المواقع غير السليم أثناء القطع واللكم ، أيضًا إلى أن يتسبب ارتفاع الشغل في الارتفاع من ارتفاع تحديد المواقع ، مما يؤدي إلى ضعف الملاءمة بين شكل قطعة العمل وحافة القطع.
4. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة حرارة العفن أثناء التشغيل إلى تغييرات فجوة ، مما يؤدي إلى نوبات على صفائح القطب المقطوع.
خصائصقطب البطاريةآلة قطع الليزر:
1.
2. المنطقة المتأثرة بالحرارة الصغيرة بالقرب من الحافة القوية.
3. الحد الأدنى من التشوه المحلي.
4. القطع غير الممتازة ، نظيفة ، آمنة ، وخالية من التلوث.
5. سهلة التكامل مع المعدات الآلية ، تسهيل أتمتة العملية.
6. لا توجد قيود على قطع قطع العمل ؛ عوارض الليزر لديها قدرات التنميط.
7. التكامل مع أجهزة الكمبيوتر ، وتوفير المواد.
بالنظر إلى مخاطر السلامة الكبيرة التي تشكلها نوبات من قطع الموت الميكانيكية في بطاريات الطاقة ، من المتوقع أن يكون قطع الليزر هو الطريقة الأساسية في المستقبل.
الشكل 1: قطع يموت
مبدأ قطع الليزر:
يشجع حزمة الليزر ذات الكثافة العالية التي تركز على ورقة قطب البطارية لتقطيعها ، وتسخينها بسرعة إلى درجة حرارة عالية ، مما يؤدي إلى ذوبانها أو تبخيرها أو تمييزها أو الوصول إليها إلى نقطة الإشعال ، وتشكيل ثقوب. عندما تتحرك الحزمة عبر الورقة ، تشكل هذه الثقوب قطعًا ضيقًا مستمرًا ، مع استكمال قطع ورقة القطب.
الشكل 2: رسم تخطيطي لمبدأ قطع الليزر
المعلمات العملية الرئيسية لقطع الليزر:
وضع bebeam:
كلما انخفض وضع الحزمة ، كلما كان حجم البقعة المركزة أصغر ، كلما زادت كثافة الطاقة وكثافة الطاقة ، كلما أضيق القطع ، وكلما زادت كفاءة القطع والجودة.
② استقطاب شعاع الليزر:
مثل أي نوع من انتقال الموجة الكهرومغناطيسية ، تحتوي شعاع الليزر على مكونات متجه كهربائي ومغناطيسي عمودي على بعضها البعض واتجاه انتشار الشعاع. في البصريات ، يعتبر المتجه الكهربائي اتجاه استقطاب شعاع الليزر. عندما يكون اتجاه القطع موازيًا لاتجاه الاستقطاب ، تمتص واجهة القطع الليزر بشكل أكثر كفاءة ، مما يؤدي إلى قطع ضيقة وقطعة تقليدية وخشونة وسرعة قطع عالية.
③laser السلطة:
يتطلب قطع الليزر أن تركز شعاع الليزر على أصغر قطر بقعة بأعلى كثافة طاقة. تعتمد قوة الليزر المطلوبة للقطع بشكل أساسي على نوع القطع وخصائص المادة التي يتم قطعها. يتطلب قطع التبخير أعلى قوة ليزر ، عن طريق القطع الذوبان ، وقطع ذوبان بمساعدة الأكسجين يتطلب أقل ما يقل.
متوسط صيغة حساب الطاقة:
متوسط الطاقة=تردد تكرار نبض واحد
صيغة حساب الطاقة الذروة:
ذروة القدرة =
موقع التركيز:
الطائرة البؤرية فوق قطعة العمل هي الإزاحة الإيجابية ، وتحت مجموعة العمل السلبية. وفقًا لنظرية البصريات الهندسية ، عندما تكون الطائرات الإيجابية والسلبية المتساوية من سطح المعالجة ، فإن كثافة الطاقة على الطائرات المقابلة هي نفسها تقريبًا.
depth pocal depth:
يؤثر العمق البؤري لنظام التركيز بشكل كبير على جودة قطع الليزر. إذا كان العمق البؤري للحزمة المركزة قصيرة ، فإن زاوية التركيز كبيرة ، ويتغير الحجم الفوري بشكل كبير بالقرب من التركيز ، فإن كثافة طاقة الليزر على سطح المادة ستختلف اختلافًا كبيرًا مع مواقع التركيز المختلفة ، مما يؤثر بشكل كبير على القطع. بالنسبة لقطع الليزر ، يجب أن يكون موضع التركيز أو أقل قليلاً من سطح الشغل لتحقيق أقصى عمق للقطع وأصغر عرض قطع.
نظرًا لأن صفائح قطب بطارية الليثيوم أيون تحتوي على بنية طبقة تجميع التيار المعدني على الوجهين ، وتختلف خصائص رقائق الطلاء والمعادن اختلافًا كبيرًا ، كما تختلف استجاباتها لعمل الليزر. عندما يعمل الليزر على طبقة الجرافيت السلبية أو طبقة المواد النشطة الإيجابية ، نظرًا لارتفاع معدل امتصاص الليزر وانخفاض الموصلية الحرارية ، يتطلب الطلاء طاقة ليزر منخفض نسبيًا للذوبان والتبخير. في المقابل ، يعكس جامع التيار المعدني الليزر ولديه توصيل حراري سريع ، وبالتالي فإن طاقة الليزر المطلوبة للذوبان وتبخير الطبقة المعدنية أعلى.
الشكل 3: تكوين النحاس وتوزيع درجة الحرارة في اتجاه سمك القطب السلبي المغلفة أحادي الجانب تحت إجراء الليزر
يوضح الشكل 3 تكوين النحاس وتوزيع درجة الحرارة في اتجاه سمك القطب السلبي المغلفة من جانب واحد تحت عمل الليزر. عندما يعمل الليزر على طبقة الجرافيت ، يتبخر الجرافيت بشكل أساسي بسبب خصائص المواد الخاصة به. عندما يخترق الليزر رقائق النحاس ، تبدأ الرقائق في الذوبان ، وتشكيل تجمع منصهر. إذا كانت معلمات العملية غير ملائمة ، فقد تحدث المشكلات: (1) التقشير الطلاء عند الحافة المقطوعة ، وفضح رقائق المعادن ، كما هو موضح في الصورة اليسرى للشكل 4 ؛ (2) كمية كبيرة من الحطام حول حافة القطع. يمكن أن تؤدي هذه المشكلات إلى انخفاض أداء البطارية ومشاكل جودة السلامة ، كما هو موضح في الصورة الصحيحة للشكل 4. لذلك ، عند استخدام قطع الليزر ، من الضروري تحسين معلمات العملية بناءً على خصائص المادة النشطة والرقائق المعدنية لضمان قطع كاملة من ورقة القطب وجودة حافة القطع الجيدة دون ترك الحطام المعدني.
الشكل 4: القضايا المتطورة: رقائق معدنية مكشوفة وحطام القطع
اتجاهات التحسين لقطع الليزر:
1. كفاءة القطع: سيستمر المستوى الحالي لـ 60-90 m/min في التحسن ، مع مستوى متوقع من {2}} m/min خلال ثلاث سنوات.
2. جودة القطع: حاليًا ، لا يمكن استخدام قطع الليزر مباشرة في مناطق مواد الكاثود الثلاثية. قد تؤدي التطورات المستقبلية في أنواع الليزر الجديدة وعمليات الليزر إلى تمكين قطع الليزر لمواد الكاثود الثلاثية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحسين مشكلات الجودة مثل المناطق المتأثرة بالحرارة والبورات والخرز المنصهر من خلال الاستقرار الميكانيكي وتحسينات عملية الليزر.
3. استقرار المعدات: يتضمن ذلك تحسين استقرار المعدات نفسها عن طريق زيادة توافر التشغيل وتحسين أوقات التحميل والتفريغ لتعزيز فعالية المعدات الكلية (OEE) ووقت متوسط الفشل (MTBF). كما يتضمن تحسين اتساق جودة المنتج من خلال تعزيز مؤشر القدرة على العملية (CPK).
4. الذكاء: تحقيق الذكاء المفرد ثم الذكاء الكامل. دمج الكشف عبر الإنترنت ، والتحكم في PLC ، والتحكم في الكمبيوتر العلوي للذكاء المفرد. بعد ذلك ، من خلال التواصل مع أنظمة معلومات المصنع وتحسين جمع بيانات الآلات الواحدة ، وتحقيق الذكاء الكامل.
