欧盟项目借助多光束激光微加工系统,提升电池生产效益

OFweek激光网 中字

2019年,欧盟推出了一个基础设施项目“NextGenBat”,该项目计划通过采用新材料以及基于激光的制造工艺,来显著提升电池等移动储能设备的性能。

为了实现这些目标,弗劳恩霍夫激光研究所(Fraunhofer ILT)及其合作伙伴开始用上一种并行运行激光加工过程的方法:使用特殊的光学器件生成多达数百个分束光束,然后通过并行处理来显著提高生产力和生产效率。然而,只有Pulsar Photonics等少数专业公司掌握了这项技术。

这一切都始于一个大型项目:在两年的时间里,来自亚琛、Jülich和Münster等六所研究所投入了1000万欧元预算,为新的生产技术和生产概念创建了具有前瞻性的基础设施。通过扩大北莱茵-威斯特法伦地区现有的研究基础设施,他们为该地区的公司研究和开发下一代电池创造了最佳条件。

欧盟项目借助多光束激光微加工系统,提升电池生产效益

24个正在使用的分束光束中的12个:Pulsar Photonics开发的光学器件通过单个分束光束打造出了大约300毫米宽的电池阳极带,这大大提高了功率密度和充电能力。(图片来源:Fraunhofer ILT)

激光微加工提高生产力

Pulsar Photonics (德国)是“NextGenBat”项目的参与者之一,该公司目前正在将欧洲区域发展基金(ERDF)项目的初步工作付诸实践。

弗劳恩霍夫激光研究所(Fraunhofer ILT)开发工艺和特定应用的光学系统,并为客户将其集成到现成的系列、行业就绪系统中。激光源、光学、传感器技术和软件可以在定制系统中实现最佳组合,以加工一系列丰富的材料和组件。Pulsar Photonics通过内部自主开发光束整形和多光束加工的光学元件和系统,从而大大提高了加工速度。

在电池技术方面,Pulsar Photonics自2020年夏天起就得到了Patrick Gretzki的支持;从一开始,这位物理学家就参与了弗劳恩霍夫激光研究所(Fraunhofer ILT)的“NextGenBat”项目,并担任薄膜结构研发团队的负责人。该研究所开发了一种卷对卷系统,用于锂离子电池的电极干燥和结构,以实现新的特性(如提高快速充电的容量)。

Fraunhofer ILT系统组件和光学系统部门经理Gretzki评论称:“我们通过咨询客户在大面积组件结构方面的经验深受裨益。Pulsar Photonics开发的‘MultiBeam MultiScanner’光学系统可以将激光系统的功率分成大量的分束光束。事实证明,该方法对超短脉冲激光器特别有用。而以往在单光束加工操作中,其输出只能在有限的范围内增加,部分原因是工件上的热负荷太高。几束激光束的并行操作允许每个单独的分束激光束以最大效率运行,从而以几乎没有热应力的高效方式加工工件。”

自2021年以来,Fraunhofer ILT研究所一直在研究电池生产的激光工艺,该机构平台开发的系统为电池生产的激光微结构提供了多种可能性。

红外光和绿光相互作用

来自Herzogenrath的光学器件将红外脉冲激光辐射分成24个分束光束,以此构成了大约300mm宽的电池阳极带。之后,光学模块可以在第二个工艺步骤中使用绿色激光,用一束激光就能切割出单个电池单元。

Fraunhofer ILT开发的系统展示了电池生产中基于激光微结构的各种可能性,但他们也在思考:潜在用户到底需要什么?Gretzki表示:“客户想要易于调节的光学器件——这些光学器件仅需要进行极少校准,并且在针对高激光功率进行优化后能够在生产环境中长期稳定运行。”

他补充称:“客户还希望,扫描仪能够与适当的软件和控制支持同步,以协调多个扫描字段的处理。甚至与皮带的运动同步。当下,市场对这种复杂解决方案的需求正在增长。”

2023年目标:量产

Fraunhofer ILT表示,多波束处理在优化生产步骤方面具有巨大的潜力,包括灵活性、数字化和成本效益。其应用领域包括激光微结构的整个领域,多组份的并行加工或激光工艺的一般并行化。

因此,Pulsar Photonics的下一步是进一步推进联合多波束加工,以实现工业上的生产应用。Gretzki补充道:“我们仍在寻找合作伙伴和应用程序,以充分融入这一概念,并在连续生产操作中加以验证。我们预计,未来大量的流程都可以通过这种技术带来经济收益。”

声明: 本网站所刊载信息,不代表OFweek观点。刊用本站稿件,务经书面授权。未经授权禁止转载、摘编、复制、翻译及建立镜像,违者将依法追究法律责任。
侵权投诉

下载OFweek,一手掌握高科技全行业资讯

还不是OFweek会员,马上注册
打开app,查看更多精彩资讯 >
  • 长按识别二维码
  • 进入OFweek阅读全文
长按图片进行保存