一种铝塑膜激光切割装置的制作方法

本实用新型属于铝塑膜机械加工领域，具体涉及一种铝塑膜的激光切割装置。

背景技术：

锂离子电池因具有高容量、长循环寿命等优点，在电子产品、储能产品等领域得到了广泛的应用，而锂离子电池中的软包装锂离子电池由于能量密度高、安全性能好、设计尺寸灵活性高的优点，近年来在市场中的份额不断在扩大。

软包装锂离子电池是相对于现有技术中利用钢壳等金属结构硬质壳体作为锂离子电池外壳的电池而言的，一般说来，现有技术中的软包装锂离子电池外壳使用的是相对软质、形态更为多变的材料，最常用的如铝塑膜。铝塑膜是软包锂离子电池电芯封装的关键材料，具有极高的阻隔性、良好的冷冲压成型性、耐穿刺性、耐电解液稳定性、耐高温和高绝缘性等特点。

铝塑膜在电池组装之前需进行裁切以符合电池设计中对其尺寸的要求。由于铝塑膜为电芯封装的关键材料，其在使用过程中的加工、封装、保护对软包电池的性能影响大。现有技术的制造过程中，铝塑膜的裁切工艺普遍使用机械裁切，机械裁切的缺点较为明显：效率较低、裁切效果的一致性差、裁切刀对尺寸的适应性差、容易产生毛刺和碎屑，尤其是一旦裁切产生了毛刺或者碎屑就会造成电池内部杂质的引入，而且对电池外观造成异物不良。

技术实现要素：

为了解决所述现有技术的不足，本实用新型提供了一种生产效率高、切割尺寸可灵活调整、工艺稳定性好的铝塑膜激光切割装置。

本实用新型所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本实用新型提供的铝塑膜激光切割装置，包括激光光源、发射筒以及聚光组件；所述发射筒包括汇聚端和发射端，所述发射筒的汇聚端设于所述激光光源处，所述聚光组件设于所述发射筒内部；所述激光光源发出的激光光束由所述发射筒的汇聚端进入发射筒内，穿透聚光组件后汇聚成切割光点，并从所述发射筒的发射端射出。

进一步地，所述聚光组件包括具有聚焦功能的第一聚光镜以及具有透视功能的第二聚光镜，且所述第一聚光镜距离激光光源更近。

进一步地，所述第一聚光镜为凸透镜，所述第二聚光镜为平透镜，且两者之间距离为5-30mm。

进一步地，所述第一聚光镜的厚度为3-9mm，所述第二聚光镜的厚度为2-5mm。

进一步地，所述发射筒筒壁上设有辅助通孔，所述辅助通孔设于所述发射筒的发射端与所述聚光组件之间。

进一步地，所述辅助通孔为向所述发射筒输送气流的孔道，所述输送的气流为空气气流或者惰性气体气流。

进一步地，所述辅助通孔直径为1-5mm。

进一步地，所述孔道内气流速度为0.4-3m/s。

进一步地，所述切割光点直径为0.1-0.3mm。

进一步地，所述切割光点切割过程中的切缝宽度小于等于0.5mm。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供了一种生产效率高、切割尺寸可灵活调整、工艺稳定性好的铝塑膜激光切割装置，利用本实用新型中的铝塑膜切割装置裁切制备出的铝塑膜产品稳定性好、一致性高，且铝塑膜切缝处不产生毛刺和碎屑，对后续电池制备工艺不产生不利影响。

附图说明

图1为铝塑膜结构示意图；

图2为本实用新型中铝塑膜激光切割装置的结构示意图；

附图标记说明如下：

1、铝塑膜本体；2、发射筒；3、第一聚光镜；4、第二聚光镜；5、辅助通孔；6、激光光束；7、激光光源；8、切缝；

101、尼龙层；102、铝箔层；103、cpp层；201、发射筒汇聚端；202、发射筒发射端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型实施例中的铝塑膜激光切割装置如附图2所示，主要包括激光光源7、发射筒2以及聚光组件。发射筒包括汇聚端201和发射端202，发射筒的汇聚端设于激光光源发射处，如附图2所示，激光光源发出的激光光束通过发射筒的汇聚端进入发射筒内。聚光组件设于发射筒内部，激光光源7发出的激光光束(如附图2中的箭头所示方向，附图中的箭头以及穿透聚光组件的直线仅作为激光光束的示意图理解，用以能够更为直观地看出激光光束的行进方向)由发射筒的汇聚端201进入发射筒内，穿透聚光组件后汇聚成切割光点，并从发射筒的发射端202射出。

具体地，聚光组件包括具有聚焦功能的第一聚光镜以及具有透视功能的第二聚光镜，且所述第一聚光镜距离激光光源更近，本实施例中，第一聚光镜3为凸透镜，第二聚光镜为平透镜4，两者之间的距离优选为5-30mm。第一聚光镜的厚度优选为3-9mm，第二聚光镜的厚度优选为2-5mm。第一聚光镜为凸面镜，作用是将激光进行聚焦；第二聚光镜实际上是个保护镜，为平面镜，作用是在透光的同时，保护凸面镜不受底部的空气、激光切割的高温或其它碎屑杂物的影响。

优选地，发射筒筒壁上设有辅助通孔5，辅助通孔5设于发射筒的发射端202与第二聚光镜4之间。辅助通孔5为向发射筒2内输送气流的孔道，输送的气流为空气气流或者惰性气体气流，在本实施例中采用的是空气气流。辅助通孔直径优选为1-5mm，孔道内气流速度优选为0.4-3m/s。辅助气流一方面有助于激光光束的汇聚，另一方面，气流能够在发射端切割过程中对铝塑膜切缝处进行辅助降温。从发射筒发射端最终发出的激光光束切割光点直径为0.1-0.3mm，切割光点切割过程中的切缝宽度小于等于0.5mm。

本实施例中所使用的铝塑膜结构如附图1所示，依次为尼龙层101、铝箔层102、cpp层103的三层结构。铝塑膜裁切装置工作，激光源产生的激光束在辅助气体空气中，经过聚焦形成很小的光点，该焦点处有很高的功率密度。从发射端射出来的激光切割光点打到待切割的铝塑膜上，先是尼龙层受热气化，然后激光束到达铝箔层，铝箔迅速熔化烧蚀，最后热传导和激光束共同作用让最底层的cpp层收缩和气化，瞬间在铝塑膜上烧蚀出孔洞，随着激光束在铝塑膜上的线性移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，最终完成铝塑膜的切割。

下面通过一个具体的应用实例来进一步说明本激光切割装置的实施过程：

锂离子电池制造工序中成型后的铝塑膜1传送至激光切割工位，激光发生装置中的激光光束6在辅助气体空气5中(如附图2中所示的模拟的气流粒子)，经过聚焦形成0.2-0.3mm的光点，该焦点处有很高的功率密度在200-350w/cm²。从激光发生装置上的发射端出来的激光光束6打到待切割的铝塑膜1上，气流也同时从喷嘴出吹出，确保激光束6的热量远远超过铝塑膜1的反射、传导或扩散的热量。首先是尼龙层101受热气化，然后激光光束6到达铝箔层102上，铝箔层102迅速熔化烧蚀，最后热传导和激光束4共同作用让最底层的cpp层103收缩和气化，瞬间在铝塑膜1上烧蚀出孔洞，随着激光束6在铝塑膜1上的线性移动，以500mm/s的切割速度，在孔洞上连续形成宽度<0.5mm的切缝8，最终完成铝塑膜1的裁切。

从上述实施例可以看出，本实用新型提供了一种生产效率高、切割尺寸可灵活调整、工艺稳定性好的铝塑膜激光切割装置，利用本实用新型中的铝塑膜切割装置裁切制备出的铝塑膜产品稳定性好、一致性高，且铝塑膜切缝处不产生毛刺和碎屑，对后续电池制备工艺不产生不利影响。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型实施例技术方案的范围。