锂电池革命正当时，哪些“赛道”可供激光企业布局？

2023-11-16 17:02

锂电池又称锂离子电池，是一种依靠锂离子（Li^＋）在正极与负级之间移动来达到充放电目的的一种二次电池。锂电池生产和制造，是新能源领域的重要拼图，也是方兴未艾的新兴产业。2022中国锂电池出货量达到750GWh，同比增长超过130％，且这一市场远未达到饱和，仍有极大增长空间。

锂电池行业规模空前发展，也为激光突破内卷现状，延伸下游应用提供了新的机遇。下面我们从生产和检测两端看看激光能在锂电池领域提供怎样的“一臂之力”。

生产端

先从生产端聊起。锂电池其中的正负极板采用的是多层片状复合电极设计，其中有着许多凹凸不平的微小结构，出于机械磨损以及设计不灵活性的考虑，这些微小结构通常不太适合用普通加工工艺制作。根据相关研究，采用MOPA脉冲光纤激光器较为适合。

锂电池极耳耳廓通常由三种材料组成：正极为铝，负极为镍或镀铜镍。要实现铜、铝、镍等金属完美对接，同时锂电池使用时还会受到温度和电解质浸泡的挑战。在面临异种材料焊接和易受腐蚀这两大难题下保证稳定，也需要焊接效率高、加工精度高，焊缝深宽比大的激光焊接来解决。同时，电池电芯的重量不能太超标，外壳和整体设计更是务求轻便，激光焊接能够在微米级尺度实现高强度焊接，符合电池设计的结构需求。

极耳加工时也需要采用激光工艺。由于传统模切容易出现磨损或粉尘掉落，从而对电池质量产生影响，而锂电池本身存在着易发生热失控的缺陷，所以采用精密激光切割可以更好维持品控稳定。

在制造过程中，正负集流体在涂覆电极材料时，需要清洗掉铜箔或者铝箔上面的石墨和锂金属氧化物，同时还要保证不对金属箔本身造成影响。机械手段直接刮除容易损伤到金属，这时就需要采用激光清洗来解决了。激光清洗具有绿色、高效、清洗效果好的优点，清洗完成后暴露的高纯度铜箔，可以达到焊接到极耳的需求。

制造完成后，为了进行产品信息追溯和工艺把控，需要在显眼位置标识清晰完整、持久可见的关键信息。此时，激光打标具有永久性强、防伪性高、精度高、耐磨性强、安全可靠等优势，符合锂电池打标的需求。

检测端

作为敏感部件，生产过程完成后对锂电池的质量检测也是必不可少的。在这个过程中，可以利用激光扫描显微镜，观察锂电池内部的结构和物理过程。通过研究锂离子在电极材料中的分布情况，从而可以了解锂离子的迁移行为和电池的内部状态。

排查锂离子电池极片厚度和损伤情况，可以采用高精度锂电池激光测厚仪，用激光三角法测量厚度，这样的非接触、无损测量更适合规模型生产企业推广应用。

小结

激光与锂电池产业全流程息息相关，近来，杰普特、利元亨、联赢激光等企业相继布局新能源、锂电池板块，分别投入重金重兵关注激光焊接机、激光模切机、MOPA脉冲光纤激光器的研发和行业匹配，并与宁德时代、比亚迪、蜂巢能源、欣旺达等业内名企达成深度合作。可见针对激光行业的内卷现状，激光企业在优化技术与服务的同时，也需要更加关注行业风口，“研以致用”，对下游行业应用保持高度敏感，把握稍纵即逝的入局时机。