鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作，具有較高的比能量、長的循環(huán)壽命和對環(huán)境友好等優(yōu)點。鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。因此，隔膜通過決定電池界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，從而影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能。

可見，隔膜的性能優(yōu)劣對電池綜合性能具有重要的作用。鋰離子電池種類不同，采用的隔膜也不同，例如微孔隔膜一般用于鋰離子電池包，蜂窩隔膜是用于電動車電池包中的隔膜，此外根據(jù)結(jié)構(gòu)和組成可以分為不同的類型，主要分為多孔聚合物膜、無紡布隔膜以及無機復合膜等。

由于鋰離子電池隔膜廠家出庫的隔膜為母卷，母卷的寬度一般不能直接應(yīng)用于鋰電池生產(chǎn)，需按照所需尺寸進行分切后才可應(yīng)用到鋰離子電池的生產(chǎn)中。據(jù)了解，當前隔膜裁切的方式有熱切和冷切，熱切是先將切刀加熱到隔膜的熔點溫度，使得隔膜熔斷，所用的切刀也不是刀，實際是一種耐高溫的金屬絲，但金屬絲高溫加熱后易拉長變形，導致隔膜熔斷時不成一直線，造成隔膜切斷不合格；而冷切是用刀片在隔膜切斷位置滑過，這種方式的最大缺點在于當切刀磨損后，不鋒利的刀口易損傷隔膜。熱切和冷切這兩種傳統(tǒng)切割薄膜方式均為接觸式裁斷，因而隔離膜會出現(xiàn)表層陶瓷脫落，切斷面拉絲毛邊等，過多陶瓷堆積成顆粒增大電芯(微)短路風險，最終可能會導致安全事故發(fā)生。

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針對傳統(tǒng)裁切隔膜方式的不足，通過非接觸式的激光切割技術(shù)，做到隔膜斷面不燒焦、不碳化、不熔融，從而達到提升鋰電池電芯的安全性。

據(jù)了解，鋰電池市場化的隔膜材料，主要是以聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）為主的具有優(yōu)異的力學性能、化學穩(wěn)定性和相對廉價的聚烯烴類隔膜為主。PE 隔膜的熔點在130℃左右，PP隔膜的熔點在160℃左右。采用納飛光電研發(fā)設(shè)計的1064nm皮秒激光器，其冷加工特性和高穩(wěn)定性，使其替代傳統(tǒng)刀切工藝成為可能。

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皮秒激光的冷加工。納飛光電皮秒激光器光束質(zhì)量高（M2＜1.3），因此光束聚焦后的直徑非常小，能量密度和峰值功率非常高，當光束作用到如此細微空間區(qū)域時可輕易地剝離薄膜材料的外層電子，使電子脫離原子的束縛，形成等離子體。同時，激光與材料相互作用的時間極短（脈沖寬度＜10ps），等離子體還沒來得及將能量傳遞給周圍材料，就已經(jīng)從材料表面被燒蝕掉（從點到線完成切割），能在很大程度上避免長脈寬、低強度激光造成材料熔化與持續(xù)蒸發(fā)現(xiàn)象（熱作用），也不會存在大的熱影響區(qū)，從而提高了切割質(zhì)量。皮秒激光加工的過程被稱為“冷加工”過程。

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為進一步提升切割斷面的品質(zhì)，離不開皮秒激光器的穩(wěn)定性。設(shè)備穩(wěn)定性越高，輸出的脈沖能量越穩(wěn)定，在超精細加工領(lǐng)域就越發(fā)體現(xiàn)的明顯。納飛光電推出的皮秒激光器在功率穩(wěn)定性和脈沖序列穩(wěn)定性方面具有不錯表現(xiàn)，經(jīng)過長時間實驗測得的功率穩(wěn)定性和脈沖穩(wěn)定性均小于1%RMS，讓隔膜切割質(zhì)量更高，重復性更好。

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近些年來，鋰離子電池產(chǎn)量和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速擴大為助推雙碳進行做出了積極貢獻。據(jù)工信部發(fā)布的消息：2022年鋰離子電池產(chǎn)量同比增長超130%，行業(yè)總產(chǎn)值突破1.2萬億元。作為配套材料的隔膜市場同樣看漲，根據(jù)行業(yè)規(guī)范公告企業(yè)信息及研究機構(gòu)測算，2022年正極材料、負極材料、隔膜、電解液等鋰電一階材料產(chǎn)量分別約為185萬噸、140萬噸、130億平方米、85萬噸，同比增長均達60%以上。因此，隔膜的市場潛力還有這巨大的市場空間，而疊加納飛光電皮秒激光器的激光切割設(shè)備將有望成為隔膜加工產(chǎn)業(yè)鏈上的高效利器。