摘要

從MOPA激光技術(shù)的角度出發(fā)，光至科技董事長黃志華博士闡述MOPA脈沖光纖激光器多脈寬、高頻率、高光束質(zhì)量和高峰值的特點(diǎn)。結(jié)合鋰電行業(yè)的生產(chǎn)需求，通過多種工藝驗(yàn)證助力電池提質(zhì)提效。

TWh時(shí)代進(jìn)程中，電池企業(yè)對(duì)單產(chǎn)線產(chǎn)能、良率、產(chǎn)品品質(zhì)要求日益提升，對(duì)鋰電裝備及關(guān)鍵部件提出新的挑戰(zhàn)。

激光器作為鋰電裝備的核心配件，激光器企業(yè)亦在不斷鍛造自身競(jìng)爭(zhēng)力，以層層迭代的激光產(chǎn)品與自動(dòng)化技術(shù)為鋰電智造提供創(chuàng)新支持，賦能鋰電高品質(zhì)電芯質(zhì)造。

6月14-17日，第十五屆高工鋰電產(chǎn)業(yè)峰會(huì)在常州茅山國際會(huì)議舉行。大會(huì)主題為“協(xié)同上下游 共筑新生態(tài)”，超1300名鋰電行業(yè)人士齊聚一堂共同探討新形勢(shì)下鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

6月16日，光至科技董事長黃志華博士發(fā)表“MOPA光纖激光器在鋰電行業(yè)中的應(yīng)用”的主題演講。

激光加工憑借無耗材、無污染、無接觸應(yīng)力、加工質(zhì)量及精度高，易實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在動(dòng)力電池前段制片、中段焊接以及后段模組pack封裝等核心工序環(huán)節(jié)迎來規(guī)模應(yīng)用，涉及工藝環(huán)節(jié)包括切割、焊接、清洗及打碼等。

黃志華博士介紹，MOPA激光器采用主振蕩器加功率放大器構(gòu)造。相較于傳統(tǒng)激光器，其參數(shù)調(diào)節(jié)維度更高，范圍更廣，且針對(duì)不同材料的不同應(yīng)用場(chǎng)景，MOPA適應(yīng)性更強(qiáng)且工藝窗口區(qū)間更大。

目前，MOPA激光器在電芯制造過程中的應(yīng)用已涵蓋前段制片、中段焊接以及后段模組pack封裝等核心工序環(huán)節(jié)，主要涉及切割、焊接、清潔及打碼等，未來對(duì)于電池回收拆解也將發(fā)揮重要作用。圍繞MOPA激光器在鋰電的應(yīng)用，黃志華博士分享了光至科技在該領(lǐng)域的前置工藝探索應(yīng)用。

高速極耳切割：極片材料呈長條狀，切割材料涉及跨越箔材、陶瓷層、涂覆層多區(qū)域，因此不同區(qū)域需使用不同激光參數(shù)。目前，大功率MOPA激光器在高速極耳切割領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，且交付規(guī)模較大。

正極材料切割：正極材料是目前比較難做的一類切割材料，因?yàn)殇X箔熔點(diǎn)非常低，但涂布層的熔點(diǎn)又較高，切割過程非常容易形成毛刺。

光至科技在工藝驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)，影響鋁箔切割效率及效果的主要因素是激光功率，但功率過高脈沖能量過大會(huì)導(dǎo)致平面、端面毛刺超標(biāo)。這類材料采用低能量、高頻率（類似連續(xù)模式）進(jìn)行切割，可以實(shí)現(xiàn)較好的工藝效果。其250W/500W均有低至10ns短脈寬、高峰值、頻率高達(dá)4000kHz的特點(diǎn)，非常適應(yīng)正極材料切割。

負(fù)極切割：光至科技MOPA脈沖激光器脈寬可低至10ns，300W/500W中心頻率的提升可有效提高切割速度，且無平面毛刺和端面毛刺產(chǎn)生

極片高速清洗：主要難點(diǎn)在于正極片清洗；光至科技探索250W不同涂層厚度的清洗效率效果發(fā)現(xiàn)，涂層厚度55um時(shí)去除效率最高；光斑重合度約為50%時(shí)去除效率最高。

注液孔和極柱清洗：除去電解液且對(duì)深度有一定要求，為防止火花飛濺或幅面大的電池采用大場(chǎng)鏡，對(duì)光束質(zhì)量、激光器穩(wěn)定性、產(chǎn)生的節(jié)拍，響應(yīng)時(shí)間等提出更高的要求。

藍(lán)膜清洗：采用激光清洗藍(lán)膜的方式，可大幅提升清洗效率及產(chǎn)品質(zhì)量，降低人力成本， 對(duì)比500W 單模和多模激光器測(cè)試發(fā)現(xiàn)，500W多模去除干凈，且基材基本無損傷，而單模會(huì)較大程度損傷基材。

極片激光制孔：光至科技已配套工藝驗(yàn)證做了定制機(jī)開發(fā)，單脈沖能量提高2mJ的大功率脈沖激光器，實(shí)現(xiàn)較好的打孔效果。

激光刻碼：光至科技新型MOPA皮秒激光器可以在純鋁殼上實(shí)現(xiàn)白底無損的黑碼，對(duì)比度高、易識(shí)別，大大簡(jiǎn)化產(chǎn)線上視覺識(shí)別的錯(cuò)誤率。

在激光焊接領(lǐng)域，黃志華博士表示，MOPA激光器憑借脈寬選擇范圍大、重復(fù)頻率范圍大、脈沖與連續(xù)模式可以任意切換、光束質(zhì)量好的特點(diǎn)，易實(shí)現(xiàn)多種材料組合焊接，熱輸入少、背痕小、焊接強(qiáng)度高，在動(dòng)力電池焊接領(lǐng)域同樣有不錯(cuò)的效果。

如以往低功率MOPA僅適用于焊0.2mm厚度的薄片，光至科技將功率提升至500W甚至1000W后，可焊接的材料厚度大大擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)單工站同時(shí)兼容多種材料焊接工藝，減少客戶產(chǎn)線布局的復(fù)雜性和投產(chǎn)成本。

電池回收：模組回收，電芯分離時(shí)，現(xiàn)有的連續(xù)激光器在切割匯流排或者電池殼時(shí)，熱輸入大不可避免造成下層材料損傷甚至擊穿，易引起電解液爆炸。MOPA激光器可以有效的控制輸入熱量并通過單層多次氣化材料，實(shí)現(xiàn)電池安全拆解，光至500W MOPA具有極高的拆解效率。

在黃志華博士看來，MOPA激光器技術(shù)將在功率提升、智能操控、多元參數(shù)、廣泛應(yīng)用等維度迭代及發(fā)展。

作為激光器領(lǐng)域的后起之秀，光至科技成立于2018年5月，是一家以“服務(wù)精密制造的先進(jìn)光源供應(yīng)商”為定位的高科技激光器研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，專業(yè)從事高功率納秒脈沖以及超快脈沖光纖激光器的研發(fā)和生產(chǎn)，并提供激光器相關(guān)的定制產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)。

目前，光至科技可提供20W-500W全系列可調(diào)納秒脈沖MOPA激光器，通過配套國內(nèi)多家主流激光裝備制造商，在新能源領(lǐng)域已經(jīng)深度參與極片高速制片、極耳切割，極片清洗、注液孔清洗、可擦拭黑碼刻蝕及其它新工藝制程的定制化服務(wù)等。

接下來，光至科技將持續(xù)加強(qiáng)產(chǎn)品研發(fā)，與設(shè)備制造商和電池制造商深度合作，持續(xù)提升產(chǎn)品性能和推出新產(chǎn)品，滿足動(dòng)力電池企業(yè)提質(zhì)降本的訴求。

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