油價漲，锂電增，雷射清洗第二春？

動力電池銷量持續增長

今年3月11日，中國汽車動力電池産業創新聯盟釋出了2022年2月動力電池月度資料。資料中動力電池的産量增幅同比增長236.2%，比新能源汽車銷量增幅更加明顯。

今年前兩個月的動力電池産量與2020年、2021年相比翻了十倍。且不僅是産量，電池裝車量也同比上升145.1%，呈快速增長勢頭。

電池聯盟二月資料

大陸是目前新能源汽車電池需求量最大的國家。在未來，根據工信部釋出的《新能源汽車産業發展規劃2021-2035》，大陸将繼續減少汽油柴油車的生産量，提升動力電池等産業基礎能力，進一步加大及優化新能源汽車産業的建設。

動力電池作為新能源汽車的核心零部件之一，是新能源汽車成本構成的主要來源，其連接配接品質和使用壽命直接影響電動汽車的性能名額，對電動汽車的發展至關重要。

雷射清洗在動力電池應用市場現狀

锂電池的生産是“roll-to-roll”過程，無論是磷酸鐵锂電池、鈉離子電池還是三元電池都需經曆從薄膜到單個電池，再到裝成電池系統的加工過程。锂電池的制備工藝大緻可分為電極片制作，電芯合成，化成封裝三段。

锂電池工藝流程

在這三個大的工序中又有數道關鍵工藝，會直接影響電池的蓄電能力，産品安全和使用壽命。是以不同生産工藝産出的電池性能差異很大。在這些環節裡，雷射清洗目前可參與十幾項項制備工藝，可大幅提升锂電池的優品率。

雷射清洗在動力電池中應用領域

随着動力電池需求的持續加大，雷射清洗裝置的需求也必将随之上漲。接下來我們就重點看看其中的幾項應用工藝及比較優勢。

01

極片塗覆前銅鋁箔片雷射清洗

锂電池的正負極片是在鋁箔銅箔上塗覆锂電池正負極材料而成，極片塗布對電池的安全性有重要意義。塗布過程如果混入顆粒、雜物、粉塵等其他媒體會引起電池内部微短路，嚴重時導緻電池起火爆炸。

是以箔片在塗覆前需要進行清洗處理，來得到完全潔淨、和無氧化層的表面。

現有的電池極片一般采用超音波清洗，配合乙醇溶液做清洗劑作為塗布前清洗工藝。這種方式存在以下缺陷：

1.超音波清洗金屬箔件特别是鋁合金材質的工件時，受頻率、清洗時長和功率的影響，超音波的空化效應容易腐蝕鋁箔，産生細密小孔，作用時間越長，小孔越大。

而锂電池極片所用箔片一般為單零箔，厚度為10 μm，更容易受因清洗工藝問題而撕裂成孔。

2.用乙醇溶液作為清洗劑不僅容易對锂電池其他部位造成損傷，而且還容易出現“氫脆”現象，影響鋁箔的力學性能名額。

3.清洗效果雖然比傳統濕法化學清洗好，但清潔度仍然不如雷射清洗，表面偶爾仍會存在污染物，導緻塗層與箔材脫離或産生縮孔。

極片分切時，塗層與箔材脫離

箔材表面存在污染物顆粒，低表面張力使液膜向顆粒周圍發射狀遷移形成縮孔點狀缺陷

雷射清洗作為幹式無耗材清洗，在對鋁箔表面處理的清潔度和親疏水性等名額上都接近零瑕疵，最大程度保證極片上漿塗布的效果。

采用雷射清洗金屬箔不僅能提高清洗過程的效率、節約清洗資源，并且能建立清洗過程資料實時監控和清洗結果量化判定，能有效提高極片批産生産的一緻性。

以下是水滴雷射的測試資料：

02

電芯極耳焊前雷射清洗

極耳是從電芯中将正負極引出來的金屬帶，是電池進行充放電時的接觸點。表面的污染物如油脂，腐蝕抑制劑和加工中的其它化合物，會導緻焊縫處熔接不良、裂紋和孔隙等問題。

在出廠過程中極耳經常會出現不平整，折彎甚至扭曲，極耳與電芯焊接強度較弱，使焊接時出現虛焊、假焊、短接等現象，導緻焊接接頭的電導率降低，最終限制了電池組的整體性能。

這個接觸點表面是否幹淨，會極大影響電氣連接配接的可靠性和耐久性。

現有的極耳清洗多采用人工清洗，濕法化學劑清洗或等離子清洗：

人工清洗效率低下，成本高；

濕法流水清洗線雖然提高了效率，但流水線長度較長，占用工廠面積大，且化學劑也容易損傷其他锂電部位；

等離子清洗雖不需要液體媒體，但也需要工藝氣體作為耗材，且氣體電離會導緻電池的正負極易導通，應用時往往要多次翻轉電芯将正負極極耳分開清洗，實際效率并不高。

一條人工極耳生産線

雷射清洗可以有效地去除電芯極柱端面的污物、粉塵等，為電池焊接提前做準備。

因為雷射清洗無需固液氣等任何耗材、結構緊湊，占用空間小、清洗效果顯著，可大幅提高生産節拍，降低制造成本；可在徹底清除有機物和微小顆粒的基礎上粗化焊接表面，提高後續雷射焊接的可靠性。是極耳清洗的最佳選擇之一。

一種電芯極耳雷射清洗裝置

水滴雷射關于清洗前後粗糙度的測試資料

03

組裝過程中外貼膠清洗

為了防止锂電池發生安全事故，一般需要對锂電池電芯進行外貼膠處理，以起到絕緣的作用，防止短路發生以及保護線路、防止刮傷。

目前國内不少電池企業在這一環節仍然是靠人工或自動化程度較低的工藝來完成，大多隻是進行簡單的包裹操作，效率不高、成本昂貴。并沒有在包膜前對電池殼進行有效全面的清潔，更沒有對包膜後的效果進行精确的檢測。

未清潔徹底的電芯外包膜進行CCD檢測時，外觀會有褶皺、氣泡、劃傷等不良情況，常可檢出直徑≥0.3mm的氣泡。存在漏電和水鏽腐蝕的機率，減少電池壽命的同時也存在安全隐患。

電芯外包藍膜

雷射清洗在電芯表面潔淨能力上可達到Sa3級，除淨率99.9％以上；并且對電芯表面無應力作用。

與其他清潔方式如超音波清洗或機械打磨相比，可最大程度的保證電芯表面硬度等實體化學名額不發生變化，延長電池的使用壽命。

外貼膠前對電芯進行雷射清洗，清潔電芯表面髒污，粗化電芯表面，提高貼膠或塗膠的附着力，且清洗後不會産生有害污染物，是優品的保證。

雷射清洗在動力電池應用現狀

除了上述的幾個例子之外，雷射清洗在電池蓋電泳漆去除、箔片标簽清洗等其他十幾項工藝流程中也具備較大的替代優勢。

但與此同時國内的雷射清洗機也面臨着雷射器功率太小，現有清洗效率跟不上廠家生産節拍的窘境。

國内市面上應用于清洗的脈沖雷射器最高功率依然未達到2000W，這就造成了在實際生産過程中雷射清洗應用困難的現狀。

水滴雷射複合清洗方案

水滴科技早在2018年就高度關注雷射清洗在锂電行業的應用，針對現有市面上雷射清洗機效率不高的窘境也持續不斷地做着技術研發的投入。

成功在近兩年推出6000W連續+1000W脈沖的複合雷射清洗工藝，通過工藝的優化彌補了功率的不足。

該款産品的清洗效率為1000W單脈沖雷射清洗機的500%，是目前市場上雷射清洗效率最高的産品之一,在清除厚漆層、厚鏽、油污等方面有較大優勢，廣泛應用在高鐵輪對軸、飛機蒙皮等項目中。在動力電池領域的托盤CMT、防護底闆等工序的清洗應用上有比較良好的表現。但相對的也存在産生熱量、基材微熔等不适用超薄精密清洗材料的缺點。

如何在鋁箔這類精工件上拓展複合清洗的應用是我們接下來會重點攻克的技術難題。

水滴雷射獨家複合清洗機

雷射清洗在動力電池未來應用趨勢

動力汽車的材料成本中最昂貴的就是電池部分，其次才是車身底座和驅動系統等部分。動力電池主要分為液态锂離子電池LIB和聚合物锂離子電池LIP，其中電池成本大部分來自正極材料，所需的鎳、钴、锂等優質礦産資源主要分布在南美及澳洲等國家。

大陸部分企業主要通過戰投和并購的方式加入SQM來獲得優質锂礦資源。受正極材料鹽湖和锂礦産區在全球分布的影響，大陸未來的主要發展趨勢可能會偏向磷酸鐵锂電池、鈉離子電池和氫燃料電池。

動力汽車成本結構

而無論是現有的動力電池還是未來可能發展的新型電池，對工業清洗的需求是不會變的。甚至要對國外領先技術做追趕的話，對工業清洗的需求隻會更大：往更高精度，更高優品标準上發展，實作內建自動化。

在這個趨勢上，無論是傳統人工作業的方式還是化學酸堿劑都無法滿足全流程實時調控的需求，而這恰恰是雷射清洗的看家本領：全自動化內建系統、微米級可控的精準度、綠色無污染的清洗方式還有最高等級的材料表面清潔度，都彰顯着雷射清洗與動力電池行業之間的契合度。

随着俄烏戰争的影響擴大，動力汽車迎來了新的高速發展的市場機會。動力電池的産量也随之翻倍增長。這是中國動力電池行業的發展機遇，也将會是雷射清洗行業的藍海。

來源：水滴雷射