方案咨询
随着CTP、CTC电池逐步得到应用，新能源汽车行业逐步向充电速度更快、动力电池更加轻量化、高压化的方向发展。
结构与材料上的不断创新，衍生出更高的电池包装和绝缘材料的需求。电池壳体喷涂工艺是其中一项重大创新。在喷涂之前，使用激光毛化进行预处理，可以提升电池壳体的表面粗糙度，让喷涂时漆液粘着的附着力更高，从而提升喷涂质量。
近日，宝辰鑫新能源锂电激光智能毛化方案在某头部新能源电池制造厂商的锂电池喷涂项目中成功落地，这是锂电池生产技术创新的又一项重要里程碑，代表着现有高精端激光加工设备核心技术国产化的持续落地，推动了激光加工设备在新能源行业的应用和产业升级。
工艺替代，蓝膜→激光毛化+喷涂
在锂电池加工过程中，现有工艺是使用蓝膜来进行电芯壳体的包覆。然而蓝膜存在着包覆速度慢、极易产生包覆不良而导致返工、对复杂工件应用局限、运行过程中易出现损耗、模组结构强度不足等问题。
解决以上问题的方法，一种全新的UV绝缘涂层技术方案成为替代蓝膜包覆技术的可行性工艺。
工艺示意
毛化喷涂方案具备多项性能优势。
首先从安全性来说，传统蓝膜整体的粘接强度是4-5MPa，而使用喷涂工艺，结构强度能够达到10MPa以上，可大大提升了电池组的整体强度，进而提升了新能源汽车的安全性。
在使用环境上，使用喷涂工艺，不仅能够保证高绝缘性能，在复杂使用环境下，还有极佳的耐老化性能，有效规避电池外壳出现锈蚀造成漏液或击穿短路等风险。
从成本而言，喷涂工艺的综合成本相较过去传统的蓝膜工艺，也能够有效降低达40%。并且，由于蓝膜需要折边，在节省了蓝膜这一工序后，能够为整个PACK空间节约出5%的容量。
宝辰鑫与设备厂商深度技术合作，推出的动力电池毛化+喷涂解决方案，实现200PPM高效率，99.9%高良率，通过客户严苛的性能测试，在终端的圆柱电芯加工产线上成功应用。
方案成功解决了蓝膜的高换新、高返工成本，以及模组结构强度不足等问题，是国内率先上线的蓝膜工艺替代产线之一，代表了行业先进的应用方向，是激光在新能源锂电池行业里的又一项标杆应用。
智能毛化解决方案
要实现高质量的喷涂，尤其是在质量要求极其严苛的动力锂电池上的喷涂应用，其前序工段的壳体表面毛化十分重要。
激光毛化技术是将高能量密度的纳秒脉冲激光束聚焦后照射到材料表面，材料吸收激光能量后温度升高，并产生熔化、气化形成光致等离子体等反应。
宝辰鑫激光毛化方案示意
激光在加工时会在材料表面一个微小区域内熔化，形成熔池。在表面张力或辅助气体的作用下，熔池会发生变形。当光束停止照射时，由于快速的热传导，熔池会很快凝固，这样就会形成一个边缘微凸的毛化坑。
项目激光毛化示意图
宝辰鑫新能源锂电激光智能毛化解决方案，包含一站式的激光光源、加工振镜头及系统软件等。项目团队从光源选型、性能定制、配套振镜选型、系统层开发等多方面，为客户提供了最佳的电芯壳体激光毛化应用方案。
其中，核心光源选用宝辰鑫高功率千瓦级MOPA脉冲光纤激光器，使用高峰值能量激光对电芯壳体表面进行处理，结合整形光斑输出，使电芯壳体表面形成毫米级均匀一致的整形光斑痕迹，增加产品表面附着力的同时确保每个单位的附着力一致；不仅如此，通过该方案还可清洗电芯壳体表面的污渍；整体效率高，污染小。
根据喷涂工艺的需求和电池壳体的高标准要求特性，在光源方面，宝辰鑫团队研发改进了该系列MOPA脉冲光纤激光器（BFPT 1000-2000）。该系列激光器为国内采用单腔方式的最高功率MOPA脉冲光纤激光器产品，具备以下特点：1）高能量，亮度高，最大单脉冲能量100mJ；2）高峰值功率1.5MW，加工速度快，热作用扩散小；3） 脉宽可调、能量分布可选，光斑方形和圆形可选，使用不同能量分布和形状可适应丰富的应用场景。
在外光路和控制系统方面，为了实现精确的光路控制，达到最佳的毛化效果，宝辰鑫还搭载了自制高速扫描振镜和定制控制系统。
其中，高速扫描振镜产品具有以下特点：1）超快的加工速度，可大大提升加工效率，节约加工成本；2）超高的加工精度（ ±10 μm），满足新能源电池及光伏晶元加工需求；3）高精度控制，采用数字驱动，飞行加工，带位置和状态反馈；4）选用高损伤阈值镜片，多种基材可选，适用多种工况光斑大小需求。
在工艺方面，利用宝辰鑫的行业工艺实验室、客户设备调试产线及终端应用测试产线，不断优化工艺参数，最终在使用功率、加工范围、加工段数、表面能等多个工艺指标上，达到客户严格的验收要求。
工艺验收指标
精益工艺，行业激光解决方案专家
宝辰鑫是创鑫激光子公司，正是依托于创鑫激光在激光研发生产里超20年的技术沉淀，和器件垂直整合的产业优势，才能够在核心光源激光器及配套外光路及操作系统有着得天独厚的优势。
加之宝辰鑫一直在细分应用领域深入耕耘，积淀技术工艺，尤其在以新能源锂电池为代表的新质产业里，是国内首屈一指的行业解决方案专家。仅以新能源锂电池为例，宝辰鑫在全国范围的装机量已超6000+台/套，覆盖了锂电池生产的全工序，在全国多家龙头新能源厂商里都能找寻到宝辰鑫的方案应用，其中某大型终端，更是在全国30+产线基地全线使用宝辰鑫激光方案。
精益工艺，是宝辰鑫作为行业激光解决方案专家贯穿于每个项目中的桥头堡精神。
举个例子，在本次的激光毛化项目中，选用方形光斑还是传统圆形光斑，经过了宝辰鑫数次的调研和测试，最终采用方形光斑来进行毛化处理。相比传统圆形光斑，方形光斑重叠率低，进而激光能量利用率得到提升，也就能够实现更高的毛化效率。
方形光斑VS传统圆形光斑
方形光斑重叠率：10%；激光毛化后显微镜放大图片
在毛化后的效果测试中，粗糙度达到客户要求，R角处毛化效果均匀一致，使用50达因笔划线，可观察到划线效果均匀稳定，表面能≥50N/m，能够实现稳定的喷涂，且喷涂一致性高。经过毛化后再进行喷涂作业，良率（包含返工段的良率）能够达到99.9%。
粗糙度达标；50达因笔划线效果稳定
而实现上述效果，仅必要的毛化参数设置就多达10项，每一项都经过工程师们的验证测试。
毛化参数，部分
该应用项目成功落地，具备极强的可复制推广特性，通过激光进行表面改性、加工等处理，可以实现许多高复杂度的制造工艺，对产业创新、新质生产力提升有巨大推动作用。
作为创鑫激光子公司，宝辰鑫一直以来聚焦激光在细分行业的落地应用，秉持着开放创新的态度，宝辰鑫未来还将积极探索毛化工艺在车身零部件、大型装备等场景的落地，以及激光在更广泛场景的应用，进而助力行业的降本增效和智能化升级。
宝辰鑫增材制造解决方案荣获“最佳激光行业应用案例奖”
