动力电池极片激光切割系统技术方案

本发明专利技术公开了动力电池极片激光切割系统，包括自动上料子系统、激光切割子系统、自动分拣成品子系统和控制卡子系统，自动上料子系统将被分割极片材料送入激光切割子系统，激光切割子系统将送入极片材料按给定尺寸切割，自动分拣成品子系统将切割好的极片及边料分别装入成品盒和废料回收盒，控制卡子系统集中控制自动上料子系统、激光切割子系统、自动分拣成品子系统。本发明专利技术的非直接接触，柔性加工，彻底解决以前冲床刀模切割等方式切割后产生的毛刺及边料脱落问题，产出极片质量高，切出极片尺寸统一，设备容易维护，生产成本低效率高。本发明专利技术广泛应用于动力电池极片的切割工艺上。

Laser cutting system for polar plate of power battery

The invention discloses a battery pole piece laser cutting system, including automatic material system, laser cutting system, the automatic sorting product subsystem and control system, automatic material system will be divided into sheet material laser cutting system, laser cutting system will into sheet material cutting at a given size, automatic the finished sorting subsystem will cut sheet and good material were loaded into the finished product box and waste recycling box, control system of centralized control system of automatic automatic sorting of finished material system, laser cutting system. The non direct contact, flexible processing, completely solve the burr and waste material produced before cutting punch die cutter cutting etc. after shedding problem, output sheet of high quality, cut out the pole piece size uniform, easy production equipment maintenance, low cost and high efficiency. The invention is widely applied to the cutting process of the polar plate of a power battery.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种切割系统，特别是一种动力电池极片激光切割系统。
技术介绍
目前，全球各大汽车企业在新能源
展开了一场激烈竞赛，对于动力电 池开发生产竞争进入白热化阶段，动力电池跟一般电池相比其特点为充放电电流大、容 量大， 一般有10安'时、50安'时、IOO安'时、300安'时等不同规格，随着需求增长， 可能出现更大功率更大容量的动力电池。生产动力电池，需要优质的电池原料，合适的 生产工艺，严格的过程控制。动力电池是把正、负极片数量从10几张到几百张不等，交 错叠放，正、负极片间放置绝缘隔膜，然后所有正极片极耳压接到正极极耳端子上，所 有负极片极耳压接到负极耳端子上，然后装入电池壳、化成、封装处理即成动力电池。 电池极片材料为片状，整巻装于辊筒上，需要用一定设备切割成需要的形状尺寸，但如 果切割质量不好，将出现极片边缘产生毛剌、极片表面损伤，极片尺寸不一致等问题， 极片边缘毛剌及极片损伤将造成正负极片间的隔膜破损，形成短路现象，极片尺寸不一 致会造成电池容量不一致问题。现有技术就是采用刀模和冲床结合的方式冲切或者滚切 动力电池极片以实现极片分割。现有技术存在以下缺点1、冲切出的极片边缘毛剌大、 边料脱落、金属屑多，无法稳定产出合格的电池极片；2、刀模损坏速度快，频繁更换刀 模成本高；3、更换刀模调试困难，操作人员劳动强度大；4、更换刀模后冲切出极片尺 寸不一致，造成电池容量不稳定。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的是提供一种高精度、高效率、全自动 化的生产动力电池极片的专用激光切割系统，并研究出应用于动力电池极片切割的工艺 路线，达到高质量的切割效果，达到适合工业级量产的效率(切割速度每分钟10米以 上)，彻底解决动力电池极片毛剌问题及因极片尺寸变化造成的电池容量不稳定问题。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 动力电池极片激光切割系统，包括自动上料子系统、激光切割子系统、自动分 拣成品子系统和控制卡子系统，自动上料子系统将被分割极片材料送入激光切割子系 统，激光切割子系统将送入极片材料按给定尺寸切割，自动分拣成品子系统将切割好的 极片及边料分别装入成品盒和废料回收盒，控制卡子系统集中控制自动上料子系统、激 光切割子系统、自动分拣成品子系统。 进一步，自动上料子系统包括装料辊，所述装料辊的输出端连接有纠偏装置， 纠偏装置的输出端连接有送料平移台，送料平移台的输入端连接有感应器；极片材料从 装料辊送入，通过纠偏装置自动纠正偏移尺寸，配合感应器定位送入合适长度的极片材 料。 进一步，激光切割子系统包括激光光源、激光器、声光Q开关、扩束镜、X、 Y平移台或者振镜、激光头，激光电源加在激光器上，激光器产生光束输出，经声光Q开 关调制产生脉冲激光，然后经扩束镜扩束，再经激光头聚焦产生高能脉冲激光，以振镜 或者X、 Y电控平移台控制激光高速移动的方式实现阵列切割多片极片。 进一步，极片材料放于一模板上，模板上有符合激光切割轨迹的沟槽，且具有 负压装置，切除的粉料经负压装置自动排出。 进一步，自动分拣成品子系统包括负压吸盘、收料吸盘、清洁台、成品入盒吸 盘，该子系统将切割好的极片和边料经负压吸盘一起吸走，收料吸盘把极片和边料放置 到一中转清洁台上，经风淋除粉尘后，用成品入盒吸盘吸走成品极片放入成品盒，边料 刮入废料回收盒。 进一步，控制卡子系统包括以微处理器为核心的控制卡，控制卡的一端连接有 计算机，其输出端分别连接到自动上料子系统、激光切割子系统、自动分拣成品子系 统，控制卡上装有软件，需要切割的图形经过计算机编辑后生成数据文件，然后导入控 制卡并存储，控制卡根据数据文件在专用软件控制下完成自动化切割。 进一步，该控制卡还连接有液晶面板，液晶面板上有可以人为控制设备运转的 按钮和运行状态显示屏。 进一步，激光器为脉冲单模光纤激光器或半导体侧面泵选模激光器。 进一步，半导体侧面泵选模激光器包括密封激光腔体、红光发生器、45°红光反射镜一、45°红光反射镜二、全反射镜、声光Q开关、半导体侧面泵激光模块、光阑一、光阑二、 85%反射镜、扩束镜、声光Q驱动电源和激光模块电源，其中全反射镜、声光Q开关、半导体侧面泵激光模块、光阑一、光阑二、 85%反射镜、扩束镜为同轴同心装配，通过调整全反射镜与85%反射镜之间距离及光阑一、光阑二的中心孔大小实现输出激光束。 进一步，X、 Y平移台采用以激光光头移动而动力电池极片材料固定的模式进行 切割。 本专利技术的有益效果是动力电池极片激光切割系统的非直接接触，柔性加工， 彻底解决以前冲床刀模切割等方式切割后产生的毛剌及边料脱落问题，产出极片质量 高；本专利技术无需频繁更换刀模，省去更换刀模的时间和刀模消耗成本，切出极片尺寸统 一，设备容易维护，生产成本低；本专利技术采用控制卡子系统对整个激光切割系统进行集 中控制，自动化程度高，而且可以一次阵列切割多片极片，效率高。其中半导体侧面泵 选模激光器能量强劲，激光功率输出可达45瓦，频率在l-50KHz范围可调，这样的能量 足够维持24米/分钟的速度切割极片，相比最高功率为25瓦的脉冲单模光纤激光器最高 10米/分钟的速度有140%的提升，其造价成本相比25瓦的脉冲单模光纤激光器节约大概 50%以上的造价成本。附图说明 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 图1是本专利技术的系统方框图； 图2是本专利技术的系统原理图； 图3是本专利技术的控制时序4 图4是本专利技术的半导体侧面泵选模激光器原理图。 具体实施例方式参照图l，动力电池极片激光切割系统，包括自动上料子系统、激光切割子系 统、自动分拣成品子系统和控制卡子系统，自动上料子系统将被分割极片材料送入激光 切割子系统，激光切割子系统将送入极片材料按给定尺寸切割，自动分拣成品子系统将 切割好的极片及边料分别装入成品盒和废料回收盒，控制卡子系统集中控制自动上料子 系统、激光切割子系统、自动分拣成品子系统。 参照图2，进一步，自动上料子系统包括装料辊，所述装料辊的输出端连接有纠 偏装置，纠偏装置的输出端连接有送料平移台，送料平移台的输入端连接有感应器；极 片材料从装料辊送入，通过纠偏装置自动纠正偏移尺寸，配合感应器定位送入合适长度 的极片材料。 激光切割子系统包括激光光源、激光器、声光Q开关、扩束镜、X、 Y平移台或 者振镜、激光头，激光电源加在激光器上，激光器产生光束输出，经声光Q开关调制产 生脉冲激光，然后经扩束镜扩束，再经激光头聚焦产生高能脉冲激光，以振镜或者X、 Y 电控平移台控制激光高速移动的方式实现阵列切割多片极片。 极片材料放于一特制模板上，模板上有符合激光切割轨迹的沟槽，且具有负压 装置，切除的粉料经负压装置自动排出。 自动分拣成品子系统包括负压吸盘、收料吸盘、清洁台、成品入盒吸盘，该子 系统将切割好的极片和边料经负压吸盘一起吸走，收料吸盘把极片和边料放置到一中转 清洁台上，经风淋除粉尘后，用成品入盒吸盘吸走成品极片放入成品盒，边料刮入废料 回收盒。 控制卡子系统包括以微处理器为核心的控制卡，控制卡的一端连接有计算机， 其输出端分别连接到自动上料子系统、激光切割子系统、自动分拣成品子系统，控制卡 上装有专用软件，需要切割的图形经过计算机编辑后本文档来自技高网...

【技术保护点】
动力电池极片激光切割系统，其特征在于：包括自动上料子系统、激光切割子系统、自动分拣成品子系统和控制卡子系统，自动上料子系统将被分割极片材料送入激光切割子系统，激光切割子系统将送入极片材料按给定尺寸切割，自动分拣成品子系统将切割好的极片及边料分别装入成品盒和废料回收盒，控制卡子系统集中控制自动上料子系统、激光切割子系统、自动分拣成品子系统。

【技术特征摘要】
动力电池极片激光切割系统，其特征在于包括自动上料子系统、激光切割子系统、自动分拣成品子系统和控制卡子系统，自动上料子系统将被分割极片材料送入激光切割子系统，激光切割子系统将送入极片材料按给定尺寸切割，自动分拣成品子系统将切割好的极片及边料分别装入成品盒和废料回收盒，控制卡子系统集中控制自动上料子系统、激光切割子系统、自动分拣成品子系统。2. 根据权利要求1所述的动力电池极片激光切割系统，其特征在于自动上料子系 统包括装料辊，所述装料辊的输出端连接有纠偏装置，纠偏装置的输出端连接有送料平 移台，送料平移台的输入端连接有感应器；极片材料从装料辊送入，通过纠偏装置自动 纠正偏移尺寸，配合感应器定位送入合适长度的极片材料。3. 根据权利要求1所述的动力电池极片激光切割系统，其特征在于激光切割子系 统包括激光光源、激光器、声光Q开关、扩束镜、X、 Y平移台或者振镜、激光头，激光 电源加在激光器上，激光器产生光束输出，经声光Q开关调制产生脉冲激光，然后经扩 束镜扩束，再经激光头聚焦产生高能脉冲激光，以振镜或者X、 Y电控平移台控制激光高速移动的方式实现阵列切割多片极片。4. 根据权利要求1所述的动力电池极片激光切割系统，其特征在于极片材料放于 一模板上，模板上有符合激光切割轨迹的沟槽，且具有负压装置，切除的粉料经负压装 置自动排出。5. 根据权利要求1所述的动力电池极片激光切割系统，其特征在于自动分拣成品 子系统包括负压吸盘、收料吸盘、清洁台、成品入盒吸盘，该子系统将切割好的极片和 边料经负压吸盘一起吸走，收料吸盘把极片和边料放置到一中转清洁台上，经风淋除粉 尘后，用成品入盒吸盘吸走成...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建业，郭明华，
申请(专利权)人：广州瑞通激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：81[]