锂离子电池极片切割方法及特点介绍

锂离子电池切割过程中，极片裁切边缘的质量对电池性能和品质具有重要的影响，具体包括：（1）毛刺和杂质，会造成电池内短路，引起自放电甚至热失控；（2）尺寸精度差，无法保证负极完全包裹正极，或者隔膜完全隔离正负极极片，引起电池安全问题；（3）材料热损伤、涂层脱落等，造成材料失去活性，无法发挥用途；（4）切边不平整度，引起极片充放电过程的不均匀性。因此，锂离子电池极片切割工艺要防止这些问题出现，提高工艺品质。

1、圆盘剪分切

圆盘分切重要有上、下圆盘刀，装在分切机的刀轴上，利用滚剪原理来分切厚度为0.01~0.1mm成卷的正负极极片。

2、模具冲切

锂离子电池极片的模切工艺又分为两种：（1）木板刀模冲切，锋利的刀刃安装在木板上，一定压力用途下将刀刃切开极片。这种工艺模具简单，成本低，但是冲切品质不易控制，目前逐步被淘汰。（2）五金模具冲切，利用冲头和下刀模极小的间隙对极片进行裁切。涂层颗粒通过粘结剂连接在一起，在冲切工艺过程中，在应力用途下涂层颗粒之间剥离，金属箔材发生塑形应变，达到断裂强度之后出现裂纹，裂纹扩展分离。金属材料冲切件的断面分为４个部分：塌角、剪切带、断裂带和毛刺。断面的剪切带越宽，塌角及毛刺高度越小，冲切件的断面质量也就越高。

3、锂离子电池极片的激光切割

圆盘分切和模切都存在刀具磨损问题，这容易引起工艺不稳定，导致极片裁切品质差，引起电池性能下降。激光切割具有生产效率高，工艺稳定性好的特点，已经在工业上应用于锂离子电池极片的裁切，其基本原理是利用高功率密度激光束照射被切割的电池极片，使极片很快被加热至很高的温度，迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点而形成孔洞，随着光束在极片上的移动，孔洞持续形成宽度很窄的切缝，完成对极片的切割。

其中，激光能量和切割移动速度是两个重要的工艺参数，对切割质量影响巨大。当激光功率太低或者移动速度太快时，极片不能完全切开，而当功率太高或移动速度太低时，激光对材料用途区域变大，切缝尺寸更大。

由于锂离子电池极片是双面涂层中间集流体金属层的结构，而且涂层与金属箔材之间性质差异大，对激光用途的响应也不相同。激光用途在负极石墨层或正极活物质层时，由于它们具有很高的激光吸收率，导热系数也很低，因此，涂层要相对较低的熔化和汽化激光能量，而金属集流体对激光具有反射用途，并且热传导快，因此金属层的熔化和汽化激光能量升高。