動力電池銷量持續(xù)增長

今年3月11日，中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布了2022年2月動力電池月度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中動力電池的產(chǎn)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產(chǎn)量與2020年、2021年相比翻了十倍。且不僅是產(chǎn)量，電池裝車量也同比上升145.1%，呈快速增長勢頭。

我國是目前新能源汽車電池需求量最大的國家。在未來，根據(jù)工信部發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃2021-2035》，我國將繼續(xù)減少汽油柴油車的生產(chǎn)量，提升動力電池等產(chǎn)業(yè)基礎能力，進一步加大及優(yōu)化新能源汽車產(chǎn)業(yè)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(gòu)成的主要來源，其連接質(zhì)量和使用壽命直接影響電動汽車的性能指標，對電動汽車的發(fā)展至關重要。

激光清洗在動力電池應用市場現(xiàn)狀??

鋰電池的生產(chǎn)是“roll-to-roll”過程，無論是磷酸鐵鋰電池、鈉離子電池還是三元電池都需經(jīng)歷從薄膜到單個電池，再到裝成電池系統(tǒng)的加工過程。鋰電池的制備工藝大致可分為電極片制作，電芯合成，化成封裝三段。

在這三個大的工序中又有數(shù)道關鍵工藝，會直接影響電池的蓄電能力，產(chǎn)品安全和使用壽命。因此不同生產(chǎn)工藝產(chǎn)出的電池性能差異很大。在這些環(huán)節(jié)里，激光清洗目前可參與十幾項項制備工藝，可大幅提升鋰電池的優(yōu)品率。

隨著動力電池需求的持續(xù)加大，激光清洗設備的需求也必將隨之上漲。接下來我們就重點看看其中的幾項應用工藝及比較優(yōu)勢。

一、極片涂覆前 銅鋁箔片激光清洗

鋰電池的正負極片是在鋁箔銅箔上涂覆鋰電池正負極材料而成，極片涂布對電池的安全性有重要意義。涂布過程如果混入顆粒、雜物、粉塵等其他介質(zhì)會引起電池內(nèi)部微短路，嚴重時導致電池起火爆炸。

因此箔片在涂覆前需要進行清洗處理，來得到完全潔凈、和無氧化層的表面。

現(xiàn)有的電池極片一般采用超聲波清洗，配合乙醇溶液做清洗劑作為涂布前清洗工藝。這種方式存在以下缺陷：

1.超聲波清洗金屬箔件特別是鋁合金材質(zhì)的工件時，受頻率、清洗時長和功率的影響，超聲波的空化效應容易腐蝕鋁箔，產(chǎn)生細密小孔，作用時間越長，小孔越大。

而鋰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鋰電池其他部位造成損傷，而且還容易出現(xiàn)“氫脆”現(xiàn)象，影響鋁箔的力學性能指標。

3.清洗效果雖然比傳統(tǒng)濕法化學清洗好，但清潔度仍然不如激光清洗，表面偶爾仍會存在污染物，導致涂層與箔材脫離或產(chǎn)生縮孔。

激光清洗作為干式無耗材清洗，在對鋁箔表面處理的清潔度和親疏水性等指標上都接近零瑕疵，最大程度保證極片上漿涂布的效果。

采用激光清洗金屬箔不僅能提高清洗過程的效率、節(jié)約清洗資源，并且能建立清洗過程數(shù)據(jù)實時監(jiān)控和清洗結(jié)果量化判定，能有效提高極片批產(chǎn)生產(chǎn)的一致性。

以下是水滴激光的測試數(shù)據(jù)：

二、電芯極耳 焊前激光清洗

極耳是從電芯中將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，會導致焊縫處熔接不良、裂紋和孔隙等問題。

在出廠過程中極耳經(jīng)常會出現(xiàn)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(xiàn)虛焊、假焊、短接等現(xiàn)象，導致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干凈，會極大影響電氣連接的可靠性和耐久性。

現(xiàn)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鋰電部位；

等離子清洗雖不需要液體介質(zhì)，但也需要工藝氣體作為耗材，且氣體電離會導致電池的正負極易導通，應用時往往要多次翻轉(zhuǎn)電芯將正負極極耳分開清洗，實際效率并不高。

一條人工極耳生產(chǎn)線

激光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。

因為激光清洗無需固液氣等任何耗材、結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小、清洗效果顯著，可大幅提高生產(chǎn)節(jié)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，提高后續(xù)激光焊接的可靠性。是極耳清洗的最佳選擇之一。

三、組裝過程中 外貼膠清洗

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

當前國內(nèi)不少電池企業(yè)在這一環(huán)節(jié)仍然是靠人工或自動化程度較低的工藝來完成，大多只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，更沒有對包膜后的效果進行精確的檢測。

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。存在漏電和水銹腐蝕的概率，減少電池壽命的同時也存在安全隱患。

激光清洗在電芯表面潔凈能力上可達到Sa3級，除凈率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聲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物理化學指標不發(fā)生變化，延長電池的使用壽命。

外貼膠前對電芯進行激光清洗，清潔電芯表面臟污，粗化電芯表面，提高貼膠或涂膠的附著力，且清洗后不會產(chǎn)生有害污染物，是優(yōu)品的保證。

? 激光清洗在動力電池應用現(xiàn)狀??

除了上述的幾個例子之外，激光清洗在電池蓋電泳漆去除、箔片標簽清洗等其他十幾項工藝流程中也具備較大的替代優(yōu)勢。

但與此同時國內(nèi)的激光清洗機也面臨著激光器功率太小，現(xiàn)有清洗效率跟不上廠家生產(chǎn)節(jié)拍的窘境。

國內(nèi)市面上應用于清洗的脈沖激光器最高功率依然未達到2000W，這就造成了在實際生產(chǎn)過程中激光清洗應用困難的現(xiàn)狀。

水滴激光復合清洗方案

水滴科技早在2018年就高度關注激光清洗在鋰電行業(yè)的應用，針對現(xiàn)有市面上激光清洗機效率不高的窘境也持續(xù)不斷地做著技術研發(fā)的投入。

成功在近兩年推出6000W連續(xù)+1000W脈沖的復合激光清洗工藝，通過工藝的優(yōu)化彌補了功率的不足。

該款產(chǎn)品的清洗效率為1000W單脈沖激光清洗機的700%，是目前市場上激光清洗效率最高的產(chǎn)品之一。一定程度上可以解決現(xiàn)有清洗效率較低的燃眉之急。

激光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(qū)動系統(tǒng)等部分。動力電池主要分為液態(tài)鋰離子電池LIB和聚合物鋰離子電池LIP，其中電池成本大部分來自正極材料，所需的鎳、鈷、鋰等優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源主要分布在南美及澳洲等國家。

我國部分企業(yè)主要通過戰(zhàn)投和并購的方式加入SQM來獲得優(yōu)質(zhì)鋰礦資源。受正極材料鹽湖和鋰礦產(chǎn)區(qū)在全球分布的影響，我國未來的主要發(fā)展趨勢可能會偏向磷酸鐵鋰電池、鈉離子電池和氫燃料電池。

而無論是現(xiàn)有的動力電池還是未來可能發(fā)展的新型電池，對工業(yè)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(yè)清洗的需求只會更大：往更高精度，更高優(yōu)品標準上發(fā)展，實現(xiàn)集成自動化。

在這個趨勢上，無論是傳統(tǒng)人工作業(yè)的方式還是化學酸堿劑都無法滿足全流程實時調(diào)控的需求，而這恰恰是激光清洗的看家本領：全自動化集成系統(tǒng)、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，都彰顯著激光清洗與動力電池行業(yè)之間的契合度。

隨著俄烏戰(zhàn)爭的影響擴大，動力汽車迎來了新的高速發(fā)展的市場機會。動力電池的產(chǎn)量也隨之翻倍增長。

這是中國動力電池行業(yè)的發(fā)展機遇，也將會是激光清洗行業(yè)的藍海。