等离子清洗在锂电池涂覆焊接前及组装制程中的应用

发布时间: 2021年08月02日 浏览次数:363

⊙ 图源:Ecoclean

目前锂电池的主要应用领域为电子数码产品、电动车和储能产业。就从电子行业来看,随着电子数码产品向着便携化的方向发展,对电池产品提出了更高的要求,促进电池行业向着能量密度高、容量大、重量轻、循环使用的方向发展。

大体来说,锂电池的生产包括极片制造、电芯制作以及电池组装三部分,在三个制程中增加等离子清洗可以极大提高电池制造工艺水平。

⊙ 等离子清洗过程 图源:宁德时代

目前,在锂离子电池的生产过程中,阴极极片经过涂布、冷压和分条的工序后,通常会采用激光和溶剂中的其中一种对极片两面的焊接槽进行清洗,使焊接槽保持一定的整洁度,从而保证极片与极耳的焊接效果。但是,按照目前的清洗方式仍存在一定的缺陷:

  • 激光清洗:较大功率在激光照射下容易灼伤极片,使铝箔氧化,甚至会穿孔造成透光,因此,导致了清洗区域的阻抗增加以及影响了极片与极耳的焊接效果。
  • 溶剂清洗:极片经过冷压工序后,极片与涂层的粘结力增大,焊接槽处的涂层粉料不易擦洗,而且溶剂(如湿式乙醇)的扩散范围广、扩散速度快,在擦洗过程中容易导致清洗焊接槽槽位的尺寸难以控制。

有鉴于此,有必要对现时的电池极片清洗方案进行合理性改进或者替换,以满足实际的生产需求。

 

等离子清洗优势

 

等离子清洗是干式清洗,是通过高频高压把压缩空气或者工艺气体激发成等离子体,由等离子体与有机物、微小颗粒发生物理或者化学反应,以达到对物体表面的蚀刻、活化、清洗等目的。

等离子清洗技术是清洗方法中最为彻底的剥离式清洗方式,其最大优势在于清洗后无废液,最大特点是对金属、半导体、氧化物和大多数高分子材料等都能彻底清洗。依靠等离子体中活性粒子的“5种作用”:增强粘接、贴合、焊接、涂覆、绑定、除胶效果。被清除的污染物可能为:有机物、环氧树脂、光刻胶、氧化物、微颗粒污染物等。

⊙ 图源:Plasmatreat

 

等离子清洗机原理:表面清洗和活化。

等离子体中包括原子、分子、离子、电子、活性基团、激发态原子、活化的分子及自由基,这些粒子的能量和活性很高,其能量足以破坏几乎所有的化学键,能与任何暴露的物体表面引起化学反应,让化学键被打开并结合上改性原子等高活性的物质,使得材料表面亲水性得到极大提高,同时对材料表面的油污等有机大分子新的化学反应,生成气态小分子,例如二氧化碳,水气等气态物质被真空泵抽走,从而达到对材料表面分子级别的清洗。

 

等离子清洗适用于集成电路引线支架、PCB板盲孔内钻污、锂电池隔膜、电子连接器、音箱配件、特氟龙PTFE料、塑料配件、高分子薄膜、马达电机配件、LCD的ARRAY(玻璃加工)、LCD的CF(玻璃加工)、铝箔、银膜、汽车点火线圈、指纹模组、摄像头模组、耳机振膜、中框、ITO玻璃、蓝宝石衬底等离子清洗改性除静电。

 

锂电池应用

 

等离子清洗是一种干式清洗,主要是依靠等离子中活性离子的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。这种方式可以有效地去除电芯极柱端面的污物、粉尘等,为电池焊接提前做准备,以减少焊接的不良品。等离子清洗机可以参与到锂电池流水线上,可与其他自动化设备无缝对接,便于操作和监控。等离子清洗机处理的流程有:

电芯上料→极耳整平→等离子清洗→电芯正面→电芯反面→等离子清洗→电芯下料

①电池极片涂覆前等离子清洗

杂质污染物会严重影响电池的电化学性能,因此需要从源头加以控制。锂电池的正负极片是在金属薄带上涂覆锂电池正负极材料而成,金属薄带在涂覆电极材料时,需要对金属薄带进行清洗,金属薄带一般为铝薄或铜薄,等离子能够干净清除这些金属薄上的灰尘、油污、指纹乃至有机硅脱模剂,以避免湿式乙醇清洗对锂电池其他部件造成损伤,保证在过程中的污染物不附着在电芯底部。

②电池焊接前等离子清洗

动力电池组的可靠性要求极高,既要稳定放电,又要保证所有的焊线不脱落,而要保证所有的焊线不脱落,则焊线焊接必须十分可靠。在焊接阶段就要增加附着力,使焊线牢靠。依靠等离子中活性离子的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。在电芯极耳整平后用等离子清洗处理机对极耳表面去除有机物、微小颗粒物等杂质,粗化焊接表面,可以保障极耳焊接的效果良好。

⊙ 常见电池组配置 图源:AMADA

③电池组装过程中等离子清洗

汽车动力锂离子电池电芯处理是生产组装过程中一个重要的环节,电芯处理包括电芯封边以及极耳整平。为了防止锂电池发生安全事故,一般需要对锂电池电芯进行外贴胶处理,以起到绝缘的作用,防止短路的发生以及保护线路、防止刮伤。等离子清洗机对绝缘板、端板进行清洗,清洁电芯表面脏污,粗化电芯表面,提高贴胶或涂胶的附着力。