Laserschneiden und Lasernotching

Laserschneiden eignet sich als kontaktloses Trennverfahren für nahezu alle Materialien, besonders aber für komplexe zwei- oder dreidimensionale Formen und wenn eine schnelle und präzise Verarbeitung notwendig ist.

Laserschneiden

Unter Laserschneiden versteht man das kontaktlose Trennen von Festkörpern mit Hilfe einer gepulsten oder kontinuierlichen Laserstrahlung. Dabei können nahezu alle Werkstoffe, hartspröde Materialien wie etwa Glas oder Metall und auch biegsame Stoffe und Rollenmaterial, mit dem Laser geschnitten werden.

Laserschneiden von biegeschlaffen Werkstoffen

Zu den biegeschlaffen Werkstoffen gehören u.A. Flexible Leiterplatten (FPC), Textilien, Leder, GFK-Gewebe sowie Elektroden-Folien und Separatoren, die bei der Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz kommen.

Unsere Maschinen und Anlagen sind daher besonders darauf ausgelegt, die Gratbildung (burr) zu minimieren und eine perfekte Schnittkante zu liefern. Integrierte Inspektionssysteme sorgen dafür, dass mit zuvor ermittelten, optimalen Parametern geschnitten wird.

Die Laserkammer der Manz Laserschneidanlage ist mit einer patentierten und strömungsoptimierten Absaugung und Zuluft ausgestattet. Partikel und andere Kontaminationen, die die Qualität des Endprodukts beeinflussen können, werden entfernt.

Fokusthema: 2D-Laserschneiden von Elektroden

Das Laserschneiden von Elektroden (Anode und Kathode) verlangt bei der Herstellung von Batteriezellen eine außergewöhnliche Präzision, da sich die Qualität der Laserschnittkante direkt auf Funktion und Leistung der späteren Batteriezelle auswirkt.

Bei der Schneidgeometrie gibt es bis auf die maximale Elektrodengröße von 120 x 210 mm keine limitierenden Größen. Langgezogene Spline-Kurven, aber auch Radien im 100 µm Bereich und weitere komplizierte Geometrien, werden bei Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 2m/s geschnitten.

Laserschneiden von hartspröden Materialien und plattenförmigen Werkstoffen

Unsere Maschinen und Anlagen eignen sich zum Laserschneiden von hartspröden Materialien, wie etwa Silizium, Saphir, Glas oder Keramik oder von plattenförmigen Werkstoffen, wie etwas Blechen (Eisen- und NE-Werkstoffe), Kunststoffen oder Leiterplatten (PCB).

Das Laserschneiden eignet sich besonders für eine schnelle, präzise und effiziente Fertigung. Gerade bei kleineren Losgrößen, wechselnden Formaten oder bei Layoutänderungen ist das Laserverfahren, im Vergleich zum mechanischen Schneiden, die bessere Alternative. Auch sehr feine Konturen können hochpräzise und ohne mechanische Belastungen geschnitten werden.

Die Substratgröße des zu bearbeitenden Materials kann dabei von 2-Zoll-Wafern bis hin zu Gläsern der Generation 8.5 (2.200 x 2.500 mm) reichen, die Werkstücke können im Größenbereich von Quadratmillimetern bis hin zu Quadratmetern liegen.

  • Maximale Flexibilität in Bezug auf Elektrodenform und Zellchemie
  • Perfekte Schnittkantenqualität in Bezug auf Wärmeeinflusszone (WEZ), Profilgenauigkeit und Gratbildung
  • Hoher Durchsatz
  • Wartungsarme und bedienungsfreundliche Anlagen

Lasernotching

Lasernotching ist ein wichtiger Prozess bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen. Dabei wird das Anoden- oder Kathodenmaterial von der Rolle abgewickelt, „on-the-fly” mittels Laserstrahlung geschnitten und anschließend wieder aufgerollt. Im Vergleich zum mechanischen Schneiden bietet das Lasernotching vor allem eine größere Flexibilität hinsichtlich der Zellformate und der Tab-Geometrie. 

Dies äußert sich in der Weise, dass bei Änderung des Zellformats nur geringfügige Änderungen der Hardware vorgenommen werden müssen, so dass Stillstandzeiten auf das Minimum reduziert werden. Ebenso sind die Längen der Elektroden sowie der individuelle Abstand zwischen den einzelnen Elektroden frei wählbar (progressive notching). Speziell für prismatisch gewickelte Zellen ist das „progressive notching“ höchst interessant.

Neben der Anzahl der Tabs kann auch individuell für jeden Tab die Breite, die Länge und der Winkel variiert werden. Die individuell eingestellten Tab-Geometrien bieten vor allem bei zylindrisch gewickelten Zellen einen technologischen Vorteil.

Darüber hinaus sind einfache Schnitte in der Trägerfolie, wie diese für das neuartige „Tabless design“ bei 46xx zylindrischen Zellen verwendet werden, realisierbar

  • Schneller als mechanische Notching-Prozesse, bis zu 9 m/s
  • Auch für Progressive Notching geeignet
  • Verschiedene Zellformate möglich (prismatisch, zylindrisch, Pouch)
  • Keine Einschränkungen hinsichtlich Tab-Geometrie
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