การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สำหรับการผลิตแบตเตอรี่พลังงาน

การผลิตของแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นกระบวนการแบบ “roll-to-roll” ไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต แบตเตอรี่โซเดียมไอออน หรือแบตเตอรี่เทอร์นารี ล้วนต้องผ่านกระบวนการแปรรูปตั้งแต่ฟิล์มบางไปจนถึงแบตเตอรี่เดี่ยว และต่อด้วยระบบแบตเตอรี่ กระบวนการเตรียมแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสามขั้นตอน ได้แก่ การผลิตแผ่นอิเล็กโทรด การสังเคราะห์เซลล์ และการบรรจุทางเคมี

มีกระบวนการสำคัญหลายประการในสามกระบวนการหลักนี้ ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อความจุในการกักเก็บพลังงาน ความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ดังนั้น ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่ผลิตโดยกระบวนการผลิตที่แตกต่างกันจึงแตกต่างกันอย่างมาก ในลิงก์เหล่านี้การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ปัจจุบันสามารถเข้าร่วมกระบวนการเตรียมการได้มากกว่าสิบกระบวนการ ซึ่งสามารถปรับปรุงอัตราคุณภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมได้อย่างมาก

เนื่องจากความต้องการแบตเตอรี่พลังงานเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความต้องการการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์อุปกรณ์ต่างๆ ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ต่อไปเราจะมุ่งเน้นไปที่กระบวนการใช้งานและข้อได้เปรียบเชิงเปรียบเทียบบางประการ

1. การทำความสะอาดแผ่นทองแดงและอลูมิเนียมด้วยเลเซอร์ก่อนการเคลือบขั้วไฟฟ้า

ขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมทำขึ้นโดยการเคลือบขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมบนแผ่นฟอยล์อลูมิเนียมและแผ่นฟอยล์ทองแดง หากมีอนุภาค เศษผง ฝุ่น และสารอื่นๆ ปะปนอยู่ในกระบวนการเคลือบ จะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรขนาดเล็กภายในแบตเตอรี่ และในกรณีที่รุนแรง แบตเตอรี่อาจลุกไหม้และระเบิดได้

ดังนั้นจำเป็นต้องทำความสะอาดฟอยล์ก่อนการเคลือบเพื่อให้ได้พื้นผิวที่สะอาดปราศจากออกไซด์อย่างสมบูรณ์

โดยทั่วไปขั้วแบตเตอรี่เดิมจะถูกทำความสะอาดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก และใช้สารละลายเอธานอลเป็นสารทำความสะอาดก่อนการเคลือบ วิธีการนี้มีข้อบกพร่องดังต่อไปนี้:

1. เมื่อทำความสะอาดชิ้นส่วนฟอยล์โลหะด้วยอัลตราโซนิก โดยเฉพาะชิ้นงานโลหะผสมอลูมิเนียม ซึ่งได้รับผลกระทบจากความถี่ เวลา และกำลังในการทำความสะอาด การเกิดโพรงอากาศจากคลื่นอัลตราโซนิกสามารถกัดกร่อนฟอยล์อลูมิเนียมได้ง่าย ทำให้เกิดรูพรุนขนาดเล็ก ยิ่งใช้เวลานานเท่าไหร่ รูพรุนก็จะยิ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นเท่านั้น

ฟอยล์ที่ใช้สำหรับขั้วแบตเตอรี่ลิเธียมโดยทั่วไปจะเป็นฟอยล์ศูนย์เดี่ยวที่มีความหนา 10 μm ซึ่งมีแนวโน้มที่จะฉีกขาดเป็นรูได้ง่ายกว่าเนื่องจากปัญหาในกระบวนการทำความสะอาด

2. การใช้สารละลายเอธานอลเป็นสารทำความสะอาดไม่เพียงแต่จะทำให้เกิดความเสียหายต่อส่วนอื่นๆ ของแบตเตอรี่ลิเธียมได้ง่ายเท่านั้น แต่ยังมีแนวโน้มที่จะเกิด "การเปราะจากไฮโดรเจน" ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของแผ่นอลูมิเนียมอีกด้วย

3. แม้ว่าประสิทธิภาพการทำความสะอาดจะแย่กว่าการทำความสะอาดด้วยสารเคมีแบบเปียกทั่วไป แต่ความสะอาดก็ยังไม่ดีเท่ากับการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ บางครั้งอาจมีสิ่งปนเปื้อนตกค้างอยู่บนพื้นผิว ซึ่งจะทำให้สารเคลือบหลุดออกจากฟอยล์หรือเกิดรูหดตัว

เนื่องจากเป็นการซักแห้งที่ไม่ต้องใช้วัสดุสิ้นเปลือง การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์จึงแทบไม่มีข้อบกพร่องใดๆ เลยในแง่ของความสะอาดและคุณสมบัติในการดูดซับน้ำของการเคลือบพื้นผิวของแผ่นอลูมิเนียม ช่วยให้มั่นใจได้ถึงผลของการกำหนดขนาดและการเคลือบบนชิ้นส่วนเสาได้ในระดับสูงสุด

การใช้แผ่นโลหะทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการทำความสะอาดและประหยัดทรัพยากรในการทำความสะอาดเท่านั้น แต่ยังสร้างการตรวจสอบข้อมูลกระบวนการทำความสะอาดแบบเรียลไทม์และการกำหนดผลการทำความสะอาดเชิงปริมาณ ซึ่งสามารถปรับปรุงความสม่ำเสมอของการผลิตแบบแบตช์ของชิ้นส่วนขั้วได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. การทำความสะอาดแถบแบตเตอรี่ด้วยเลเซอร์ก่อนการเชื่อม

แถบโลหะเหล่านี้คือแถบโลหะที่นำขั้วบวกและขั้วลบออกจากเซลล์แบตเตอรี่ และเป็นจุดสัมผัสเมื่อแบตเตอรี่ถูกชาร์จและคายประจุ สิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิว เช่น จาระบี สารยับยั้งการกัดกร่อน และสารประกอบอื่นๆ ในกระบวนการอาจก่อให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น รอยเชื่อมไม่แข็งแรง รอยแตก และรูพรุนในรอยเชื่อม

ความสะอาดของพื้นผิวสัมผัสสามารถส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและความทนทานของการเชื่อมต่อไฟฟ้าได้อย่างมาก

การทำความสะอาดอิเล็กโทรดที่มีอยู่ส่วนใหญ่ใช้การทำความสะอาดด้วยมือ การทำความสะอาดด้วยสารเคมีแบบเปียก หรือการทำความสะอาดด้วยพลาสม่า:

● การทำความสะอาดด้วยมือไม่มีประสิทธิภาพและมีค่าใช้จ่ายสูง

● แม้ว่าสายการทำความสะอาดด้วยน้ำแบบเปียกจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ แต่ความยาวของสายก็ยาว ครอบคลุมพื้นที่โรงงานจำนวนมาก และสารเคมียังทำให้ชิ้นส่วนแบตเตอรี่ลิเธียมอื่นๆ เสียหายได้ง่ายอีกด้วย

● แม้ว่าการทำความสะอาดด้วยพลาสมาจะไม่จำเป็นต้องใช้ของเหลว แต่ก็ต้องใช้ก๊าซในกระบวนการเป็นวัสดุสิ้นเปลือง และการเกิดไอออนของก๊าซจะทำให้ขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่เปิดใช้งานได้ง่าย ในการใช้งาน มักจำเป็นต้องพลิกแบตเตอรี่หลายๆ ครั้งเพื่อแยกขั้วบวกและขั้วลบออกจากกันเพื่อทำความสะอาด ประสิทธิภาพที่แท้จริงไม่สูงนัก

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สามารถขจัดสิ่งสกปรก ฝุ่นละอองได้อย่างมีประสิทธิภาพฯลฯ บนหน้าปลายขั้วแบตเตอรี่ และเตรียมการเชื่อมแบตเตอรี่ไว้ล่วงหน้า

เนื่องจากการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุสิ้นเปลือง เช่น ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ โครงสร้างจึงกะทัดรัด ใช้พื้นที่น้อย และให้ผลการทำความสะอาดที่โดดเด่น ซึ่งสามารถปรับปรุงวงจรการผลิตและลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก

สามารถทำให้พื้นผิวเชื่อมมีความหยาบขึ้น โดยการกำจัดสารอินทรีย์และอนุภาคขนาดเล็กออกอย่างหมดจด และเพิ่มความน่าเชื่อถือในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ครั้งต่อไป ถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการทำความสะอาดแผ่นโลหะ

3. การทำความสะอาดกาวภายนอกระหว่างการประกอบ

เพื่อป้องกันอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยจากแบตเตอรี่ลิเธียม โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้กาวบนเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมเพื่อให้ทำหน้าที่เป็นฉนวน ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร ป้องกันวงจร และป้องกันรอยขีดข่วน

เมื่อทดสอบฟิล์มด้านนอกของเซลล์ที่ไม่ได้ทำความสะอาดด้วย CCD จะพบรอยย่น ฟองอากาศ รอยขีดข่วน และข้อบกพร่องอื่นๆ ที่ปรากฏให้เห็น และมักตรวจพบฟองอากาศที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ≥ 0.3 มม. ซึ่งอาจเกิดการรั่วไหลและการกัดกร่อนของสนิม ซึ่งจะลดอายุการใช้งานแบตเตอรี่และอาจก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สามารถเข้าถึงระดับ Sa3 ในความสามารถในการทำความสะอาดพื้นผิวเซลล์ และอัตราการกำจัดได้มากกว่า 99.9% และไม่มีแรงกดดันบนพื้นผิวของเซลล์ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทำความสะอาดอื่นๆ เช่น การทำความสะอาดด้วยอัลตราโซนิกหรือการเจียรด้วยกลไก สามารถรับประกันได้ว่าตัวบ่งชี้ทางกายภาพและทางเคมี เช่น ความแข็งของพื้นผิวเซลล์แบตเตอรี่จะไม่เปลี่ยนแปลงไปมากที่สุด และยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้

นอกเหนือจากตัวอย่างที่กล่าวข้างต้น การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ยังมีข้อได้เปรียบทางเลือกที่ยอดเยี่ยมในกระบวนการอื่นๆ อีกกว่าสิบกระบวนการ เช่น การลอกสีด้วยไฟฟ้าของฝาแบตเตอรี่และการทำความสะอาดฉลากฟอยล์

หากคุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ หรือต้องการซื้อเครื่องทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ที่ดีที่สุดสำหรับคุณ โปรดฝากข้อความไว้บนเว็บไซต์ของเราและส่งอีเมลถึงเราโดยตรง!