目錄第1章高端鋰電激光制造概述/1

1.1鋰電電池激光制造/1

1.2鋰電池極片制造工藝及工藝缺陷/8

1.3鋰電池激光切割技術/8

1.4極耳激光切割工藝/10

1.5極片切割粉塵產生機理/12

第2章高端鋰電激光精密切割理論/18

2.1激光與金屬材料的相互作用/18

2.2激光切割極耳理論方法與模型/23

2.3鋰電切割熱影響區/26

2.4鋰電池極片激光切割粉塵相關問題的分析/31

第3章極耳切割流體仿真分析/43

3.1極耳切割過程中粉塵產生/43

3.2吸塵模組氣固兩相仿真研究/47

3.3吸塵模組低速空氣流動分析/55

3.4激光切割極片吸塵工位流體仿真分析/63

3.5激光切割設備整機潔淨仿真/66

第4章激光切割極片工藝/73

4.1試驗設備及材料/73

4.2IPG 100 W激光切割極耳試驗方案與工藝/78

4.3SPI200W與SPI250W納秒激光切割工藝/83

4.4皮秒切割工藝/123

第5章動力電池激光成套裝備開發與制造/128

5.1動力電池激光成套設備總體方案/128

5.2設備功能簡介/129

5.3硬件結構及主要性能參數/130

5.4機架仿真分析/160

5.5極片激光精密切割軟件開發/168

5.6設備使用操作過程調試及參數設定/186

第6章高質高效批量切割分析研究/201

6.1引言/201

6.2激光制片與刀模制片電池循環性能對比/202 

前言本書針對傳統的鋰電池極片切割容易導致極片毛刺、掉粉、變形及切割效率等問題，嚴重影響電池的生產及電池性能，提出了一種高效、高質的激光切片方法與工藝，建立高效、高質的鋰電池極片激光切割理論模型，通過仿真和試驗，驗證激光切割極耳模型和激光切割極耳新工藝。(1) 研究激光與金屬片材相互作用，建立激光與極片材料傳熱模型、物態變化效應、能量轉換效應；建立激光切割極耳理論模型，深入鋰電池激光切割粉塵顆粒相關問題，並研究了激光切割極耳材料激光功率、波形、切割速度、焦點位置等工藝參數對切割質量的影響。(2) 研究極耳激光切割粉塵顆粒產生的原理，計算出金屬熔融和冷卻特征時間；在脈寬100 ns的激光作用下，金屬內部的熔化、汽化、等離子化反應將持續進行。研究極耳激光精密切割粉塵產生理論，為切割結構和吸塵結構的設計提供了方向，研究豎直切割機構對於減少粉塵黏附的作用，通過激光切割極片吸塵工位流體仿真分析，采用FLUNNT對激光切割極耳進行仿真，建立改進的模型，設計兩根管道模型，增加補風口等模型，激光切割點附近*大風速約5 m/s。研究表明，采用FLUNNT對激光切割極耳進行仿真與理論計算一致。（3） 極耳激光高速切割新工藝研究。研究激光能量、脈寬、波形、頻率等影響切片質量的主要因素。鋁箔切斷受到激光功率和頻率的影響，在保證切斷的前提下切割速度是影響其切割質量的關鍵。在采用W0或W5號波形1000 kHz、70%功率和4000 mm/s的速度下，離焦範圍為±0.6 mm時切割質量較好。AT9的切斷和切割質量均受到單脈衝能量的影響較大，當單脈衝能量降低時其*大切割速度降低，而當單脈衝能量較高時其切縫邊緣會存在熔融鋁毛刺。試驗在W5號波形528 kHz、70%功率和1000 mm/s的速度下，離焦範圍為±0.6 mm 時切割質量較好。銅箔由於自身對激光高反的特性，在此次試驗中表現出對能量的高敏感性。在低單脈衝能量時其*大切割速度急劇下降，在超過0.3 mm離焦時其直接表現為切不斷。試驗在W5號波形700 kHz、80%功率和4000 mm/s的速度下，焦點處切割質量較好。試驗在W5號波形528 kHz、70%功率和1500 mm/s的速度下，離焦範圍為±1.0 mm時切割質量較好。研究表明，紅外納秒激光切割是一種高效的切割方式。(4) 動力電池激光成套裝備開發研究，開發極片機架模組、防卷機構、糾偏機構、激光切割模組、視覺檢測繫統等核心組件。介紹動力電池激光切割成套設備功能、硬件結構及主要性能參數、設備外觀布局，並著重分析了機架模組結構、受力；針對極耳激光切割機的機架，進行力學分析（包括結構和搬運受力分析），研究動力電池激光切割設備底部機架仿真、方通彎曲仿真、立架仿真等，優化機架結構設計，建立改善的方案。*後，通過激光衝切極片的物理評估項目、電化學性能測試等，對激光制片與刀模制片電池循環性能進行了對比。研究表明，激光切割性能遠高於刀模制片電池性能。結合團隊教學實踐與經驗，參考激光制造企業需求，內容涵蓋了高端鋰電激光切割理論基礎、極耳切割粉塵仿真、極耳切割新工藝及極耳切割激光加工設備。本著作可作為高端鋰電制造領域的科研人員參考資料，也可供科研院校和社會工作者使用。作者