下一代更先进的激光加工设备正在促进大规模生产

随着全球市场向电气化运输模式的不断发展，创造更好的生产流程变得至关重要。下一代更先进的激光加工设备正在促进大规模生产。

美国电池制造商Enovix最近宣布，美国高功率光纤激光巨头IPG Photonics达成合作，希望促进整个锂电池制造业从机械切割到激光加工的过渡。双方签署了一份非约束性理解备忘录（MOU），为优化电池制造工艺和生产力，双方将合作开发尖端激光工具和下一代激光方法。

Enovix联合创始人兼首席技术官Ashok “我们的制造技术已经从2018年的30W激光器大大提高到今天的1kW激光器，这将被纳入下一代电池制造系统。”

(图片来源:Enovix）

Enovix以其在下一代3D硅锂离子电池中的设计和制造而闻名。Ashok “我们的过程在很大程度上取决于激光成型技术的独特功能和精度。在过去的15个月里，利用激光功率的行业收入和电极加工技术的独特进步，Enovix在大规模生产中使用激光来增加吞吐量。”

新架构实现加工功率提升

Enovix开发了一种新技术，预计将通过处理电极完全改变电池制造。

制造传统电池时，制造商使用芯包（Jelly Roll，组装电池正极片、负极片和隔膜以连续旋转的方式)或堆叠（Stack）方法不重要，因为电极是垂直堆叠的。Enovix将堆叠旋转90度，将堆叠方向变为水平方向，从而改变电极方向。

“传统上，电池制造商是X－切割Y维度。我们正在切割X－Z维度的电极-这是相当短的，”他说，“我们有更多的优势，其中精度非常重要，特别是在电池厚度为20的情况下－在30毫米的大型电池中。这限制了毫米机械系统精度水平的使用。你真的需要微米精度，激光在这方面有优势。”

对于更大的电池，制造商正转向将大电池堆叠在一起的方案。因此，越来越多的客户从机械加工转向激光加工。原因很简单：激光在处理复杂的几何图形时更准确。目前，激光加工是一种更昂贵的方法，但激光加工正在缩小与机械方法的差距，提高性能，而机械方法并没有真正改变或发展。如果在这两个方面之间形成一个交叉点，当你能更准确地切割时，就会产生明显的好处。

随着结构的发展，Enovix大大提高和优化了功率。虽然它不一定是线性的，但切割率在很大程度上与功率的增加有关。”无论我们使用脉冲还是连续波，这些都是我们内部开发的有意义的特征。我们使用IPG和其他公司的激光系统，并将其集成到这些操作中，使我们非常准确和快速。”

Ashok “我们正在探索激光的使用，并为电池提供更广泛的解决方案。对我们来说，好处是获得他们的研发路线图来帮助和指导我们，这样我们就可以利用这些创新。”

在转换过程中，制造商需要知道如何使用激光加工来管理热性能。毕竟，它与机械系统有很大的不同。

变革的时代

激光光源类型正在不断发展，从纳秒脉冲激光、飞秒激光到连续波激光。结果是不同方法之间的竞争。Lahiri说：“用户需要设计和优化系统，以达到每千瓦时的最佳效果。“然而，当我们努力实现这种电气化的未来时，能源存储的成本仍然是一个大问题，所以任何可以改进这个过程的东西都可能改变游戏规则。”

意识到这个机会，Enovix一直在建立一个可扩展的架构来实现大规模生产：“我们开发的电池技术的独特之处在于，它允许我们用二氧化硅取代石墨，并形成100％活性硅阳极电池的能量密度显著提高到900Wh／l，比传统锂电池领先5年。”