激光毛化作为新兴的毛化技术，采用高能量密度、窄脉冲宽度的激光辐照材料表面，使被辐照区域在短时间内吸收能量并发生熔融甚至部分气化，形成致密组织、超细硬质相、规则排列的微凹坑阵列，是一种对材料表面改形并改性的表面工程技术。激光毛化可以有效提高表面绝缘喷涂的附着力，增强绝缘层的耐刮性，防止绝缘层脱落，提升电池的安全性能。锐科1000MX激光器已成功应用于全球首个量产电芯绝缘UV打样工程，使电芯表面微观结构满足喷涂要求，可完美替代蓝膜和粉末涂装工艺，在效率上大幅面提升了动力电池绝缘涂层的生产效率，缩短了生产周期。
锐科P1000MX脉冲激光器应用场景及优势
随着新能源行业的日益内卷，储能产业链的各环节生产厂家都在积极进行降本增效，提升加工效率，缩短生产周期势在必行。在此大环境下，锐科推出了高功率脉冲激光器P1000MX，它能有效提高各生产环节的加工效率，例如壳口清洗、极耳切割、极片清洗、扁铜线清洗、电芯毛化等，同时也可适用于常规脉冲加工的效率提升，例如金属深雕、薄片焊接、镀锌层清洗等。
该款激光器为单模mopa结构脉冲激光器，采用水冷设计，具有稳定性好、抗高反、单脉冲能量高（2mJ）、重复频率（1－8MHz）、脉宽范围宽（20－500ns）、光束质量好（M2≤1．8）、电光效率高（38％）等优点，体积小、接口丰富便于系统集成；输出方式灵活（QBH／隔离器输出），是新能源行业锂电毛化、清洗等表面处理应用的理想光源。
图1 RFL－P1000MX激光器
锐科P1000MX高功率脉冲激光器高效达成客户要求，钢壳电芯毛化加工时间仅1．92s，效率达7522mm2／s
图2 毛化后的电芯
图2为4695型钢壳圆柱电芯，其直径为46mm，长度为95mm，圆周面需要毛化的面积为13721mm2，毛化技术要求：清洗效率＞7500mm2／s，表面粗糙度Ra为1－10μm，激光加工深度≤5μm，表面温升≤10℃，外观要求毛化后的电芯表面无色差。
采用锐科P1000MX高功率脉冲激光器，通过激光和旋转轴配合，设置表1的激光毛化参数，对4695型电芯进行旋转加工，为了保证轴向圆周面毛化的一致性，毛化扫描线长设为100mm，经过计算，整个4695电芯圆周面的毛化时间为1．92s，因此可以换算出其毛化效率为7522mm2／s。
表1 4695型钢壳圆柱电芯激光毛化参数
图3为4695型钢壳电芯激光毛化效果，从毛化的微观效果可以看出，毛化光斑分布均匀，点线距公差在10μm以内，单个光斑熔池形态一致，从宏观效果看，电芯毛化外观光泽均匀无氧化，线条分布一致性好，涂覆后无鼓包变色，无爆点。
图3 电芯毛化的微观效果和宏观效果
图4为P1000MX激光器作用钢壳单个光斑形貌图，经过测量单个光斑尺寸110μm，3D火山口测量显示毛化熔池深度3．28μm，Ra值在1－10μm之间，满足技术要求。
图4 钢壳毛化单光斑测量尺寸
锐科P1000MX脉冲激光器钢壳、铝壳毛化应用对比，毛化铝壳需采用更小脉宽、更低脉冲能量
锐科P1000MX脉冲激光器同样可适用于铝壳毛化，采用P1000MX脉冲光纤激光器，将其调节为表2中的参数，其中功率采用750W，频率为650kHz。对钢壳和铝壳毛化效果进行对比分析。
表2 P1000MX对钢壳和铝壳毛化参数
在同样加工时间和效率的情况下，我们得到P1000MX作用铝壳毛化效果如图5（a）为，P1000MX作用钢壳毛化效果如图5（b）。从微观形貌可以看出，两种材料的光斑分布一致，毛化熔池火山口形态一致，铝壳毛化粗糙度Ra为0．84μm，钢壳毛化粗糙度Ra为0．66μm ，可达成该客户电芯毛化需求，而不同企业客户可根据自身对不同材料电芯的毛化加工需求进行参数调节。
对比钢壳、铝壳两种材料毛化熔池边缘的热影响效果，在相同功率毛化下，由于铝壳的熔点更低，铝壳较钢壳更容易气化起渣。因此在实际毛化加工操作过程中，为达到右侧钢壳的相似毛化效果，毛化铝壳可使用更小脉宽、更低脉冲能量进行加工。
a） 铝壳毛化效果 b） 钢壳毛化效果
图5 P1000MX毛化铝壳和钢壳对比
小结
随着新能源汽车产量的不断提升，对相关配套电池产能的要求也越来越高，电芯绝缘，电池与托盘之间的黏力对电芯安全至关重要，本文主要提供了锐科旗帜版1000MX脉冲激光器在钢壳和铝壳电芯毛化上的应用案例，以期为广大客户实际应用提供参考。未来，锐科将继续践行“核心光源，锐科智造”的企业使命，致力于为新能源企业产品增效升级提供应用解决方案，助力新能源锂电行业企业降本增效，为新能源汽车电池安全保驾护航。
