التنظيف بالليزر لتصنيع بطاريات الطاقة

إنتاجبطاريات الليثيومهي عملية تصنيع متواصلة. سواءً كانت بطارية ليثيوم فوسفات الحديد، أو بطارية أيونات الصوديوم، أو بطارية ثلاثية، فإنها تمر بعملية تصنيع تبدأ من طبقة رقيقة وصولاً إلى بطارية واحدة، ثم إلى نظام البطارية. يمكن تقسيم عملية تحضير بطاريات الليثيوم تقريبًا إلى ثلاث مراحل: إنتاج صفائح الأقطاب الكهربائية، وتصنيع الخلايا، والتغليف الكيميائي.

تتضمن هذه العمليات الرئيسية الثلاث عدة عمليات أساسية تؤثر بشكل مباشر على سعة تخزين الطاقة للبطارية، وسلامة المنتج، وعمر الخدمة. ولذلك، يتباين أداء البطاريات المنتجة بعمليات إنتاج مختلفة تبايناً كبيراً. في هذه الروابط،التنظيف بالليزريمكن حاليًا المشاركة في أكثر من اثنتي عشرة عملية تحضير، مما يمكن أن يحسن بشكل كبير من معدل جودة بطاريات الليثيوم.

مع استمرار تزايد الطلب على بطاريات الطاقة، يزداد الطلب علىالتنظيف بالليزرسيزداد حجم المعدات أيضاً. وسنركز لاحقاً على بعض عمليات التقديم والمزايا النسبية.

1. تنظيف رقائق النحاس والألومنيوم بالليزر قبل طلاء قطعة القطب

تُصنع الأقطاب الموجبة والسالبة لبطارية الليثيوم عن طريق طلاء رقائق الألومنيوم والنحاس بها. إذا اختلطت جزيئات أو شوائب أو غبار أو مواد أخرى أثناء عملية الطلاء، فسيؤدي ذلك إلى حدوث قصر كهربائي دقيق داخل البطارية، وفي الحالات الشديدة، قد تشتعل البطارية وتنفجر.

لذلك، يجب تنظيف الرقاقة قبل الطلاء للحصول على سطح نظيف تمامًا وخالٍ من الأكسيد.

تُنظف أقطاب البطارية الموجودة عادةً بالموجات فوق الصوتية، ويُستخدم محلول الإيثانول كعامل تنظيف قبل عملية الطلاء. ويعاني هذا الأسلوب من العيوب التالية:

1. عند تنظيف أجزاء الرقائق المعدنية بالموجات فوق الصوتية، وخاصةً قطع العمل المصنوعة من سبائك الألومنيوم، يتأثر ذلك بالتردد ومدة التنظيف وقوة الموجات، حيث يمكن أن يؤدي تأثير التجويف الناتج عن الموجات فوق الصوتية إلى تآكل رقائق الألومنيوم بسهولة، مما ينتج عنه مسامات دقيقة. وكلما طالت مدة التنظيف، اتسعت هذه المسامات.

إن الرقاقة المستخدمة في قطب بطارية الليثيوم هي بشكل عام رقاقة صفرية واحدة بسمك 10 ميكرومتر، وهي أكثر عرضة للتمزق إلى ثقوب بسبب مشاكل عملية التنظيف.

2. إن استخدام محلول الإيثانول كعامل تنظيف لا يسبب فقط ضررًا لأجزاء أخرى من بطارية الليثيوم، بل إنه أيضًا عرضة لـ "التقصف الهيدروجيني"، مما يؤثر على الخصائص الميكانيكية لرقائق الألومنيوم.

3. على الرغم من أن فعالية التنظيف أقل من التنظيف الكيميائي الرطب التقليدي، إلا أن مستوى النظافة لا يزال أقل من التنظيف بالليزر. في بعض الأحيان، تبقى بعض الملوثات على السطح، مما قد يؤدي إلى انفصال الطلاء عن الرقاقة المعدنية أو ظهور ثقوب ناتجة عن الانكماش.

باعتبارها عملية تنظيف جاف بدون مواد استهلاكية، فإن التنظيف بالليزر يكاد يكون خالياً من العيوب من حيث النظافة ومحبة الماء لمعالجة سطح رقائق الألومنيوم، مما يضمن تأثير التحجيم والطلاء على قطعة القطب إلى أقصى حد.

إن استخدام تنظيف رقائق المعادن بالليزر لا يحسن فقط من كفاءة عملية التنظيف ويوفر موارد التنظيف، بل يؤدي أيضًا إلى إنشاء مراقبة في الوقت الحقيقي لبيانات عملية التنظيف وتحديد كمي لنتائج التنظيف، مما يمكن أن يحسن بشكل فعال من اتساق إنتاج دفعات قطع الأعمدة.

2. تنظيف أطراف البطارية بالليزر قبل اللحام

تُعدّ الألسنة عبارة عن شرائح معدنية تُخرج الأقطاب الموجبة والسالبة من خلية البطارية، وهي نقاط التلامس أثناء شحن البطارية وتفريغها. ويمكن أن تتسبب الملوثات السطحية، مثل الشحوم ومثبطات التآكل وغيرها من المركبات، في مشاكل مثل ضعف اللحام والتشققات والمسامية في اللحام.

يمكن أن تؤثر نظافة سطح التلامس بشكل كبير على موثوقية ومتانة التوصيل الكهربائي.

تعتمد طرق تنظيف الأقطاب الكهربائية الحالية في الغالب على التنظيف اليدوي، أو التنظيف الكيميائي الرطب، أو التنظيف بالبلازما:

● التنظيف اليدوي غير فعال ومكلف؛

● على الرغم من أن خط تنظيف المياه بالمعالجة الرطبة يحسن الكفاءة، إلا أن طول الخط طويل، ويشغل مساحة كبيرة من المصنع، كما أن العامل الكيميائي سهل التلف لأجزاء بطارية الليثيوم الأخرى؛

● على الرغم من أن التنظيف بالبلازما لا يتطلب وسطًا سائلًا، إلا أنه يتطلب غازًا معالجًا كمادة مستهلكة، وسيؤدي تأين الغاز إلى تشغيل الأقطاب الموجبة والسالبة للبطارية بسهولة. عند التطبيق، غالبًا ما يكون من الضروري قلب البطارية عدة مرات لفصل الأقطاب الموجبة والسالبة للتنظيف. الكفاءة الفعلية ليست عالية.

يمكن للتنظيف بالليزر إزالة الأوساخ والغبار بشكل فعالإلخ. على الوجه النهائي لقطب البطارية، والتحضير للحام البطارية مسبقًا.

لأن التنظيف بالليزر لا يتطلب أي مواد استهلاكية مثل المواد الصلبة والسائلة والغازية، فإن الهيكل مضغوط، والمساحة التي يشغلها صغيرة، وتأثير التنظيف ملحوظ، مما يمكن أن يحسن بشكل كبير دورة الإنتاج ويقلل من تكلفة التصنيع؛

يُمكنه تخشين سطح اللحام عن طريق إزالة المواد العضوية والجسيمات الدقيقة تمامًا، وتحسين موثوقية اللحام بالليزر اللاحق. وهو من أفضل الخيارات لتنظيف أطراف التوصيل.

3. تنظيف المادة اللاصقة الخارجية أثناء التجميع

من أجل منع حوادث السلامة لبطاريات الليثيوم، من الضروري عمومًا وضع مادة لاصقة على خلايا بطارية الليثيوم للقيام بدور عازل، ومنع حدوث دوائر قصر، وحماية الدوائر، ومنع الخدوش.

عند فحص الغشاء الخارجي للخلية غير المنظفة باستخدام كاميرا CCD، ستظهر تجاعيد وفقاعات هواء وخدوش وعيوب أخرى في المظهر، وغالبًا ما يمكن الكشف عن فقاعات هواء بقطر 0.3 مم أو أكبر. وهناك احتمال للتسرب والتآكل الصدئي، مما يقلل من عمر البطارية ويشكل مخاطر محتملة على السلامة.

التنظيف بالليزرتصل قدرة التنظيف إلى مستوى Sa3، حيث تتجاوز نسبة الإزالة 99.9%، دون أي إجهاد على سطح الخلية. وبالمقارنة مع طرق التنظيف الأخرى كالتنظيف بالموجات فوق الصوتية أو الطحن الميكانيكي، يضمن هذا الأسلوب عدم تغير المؤشرات الفيزيائية والكيميائية، مثل صلابة سطح خلايا البطارية، إلى أقصى حد، مما يطيل عمر البطارية.

بالإضافة إلى الأمثلة المذكورة أعلاه، يتمتع التنظيف بالليزر أيضًا بمزايا بديلة كبيرة في عشرات العمليات الأخرى مثل إزالة الطلاء الكهربائي من غطاء البطارية وتنظيف ملصقات الرقائق المعدنية.

إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن التنظيف بالليزر، أو ترغب في شراء أفضل جهاز تنظيف بالليزر يناسبك، يرجى ترك رسالة على موقعنا الإلكتروني وإرسال بريد إلكتروني إلينا مباشرة!