多孔性集流体金属材料连续加工法

文档序号:3077611阅读:182来源:国知局
多孔性集流体金属材料连续加工法
【专利摘要】一种多孔性集流体金属材料连续加工法,其使待加工的长条挠性片状金属材料于特定时间内保持连续输送状态,再利用光纤激光配合振镜操作,而能受控制于该金属材料上各预设位进行穿孔加工,再令穿孔后的金属材料通过酸液,以进行电蚀刻加工,以使该金属材料表面形成糙化结构,然后,于该金属材料表面施以抗氧化加工,以形成一防止氧化的镀层后加以烘干,最后,直接将该表面具有活性材料的金属材料卷收或输送至下一工序。
【专利说明】多孔性集流体金属材料连续加工法
【技术领域】
[0001]本发明有关一种多孔性集流体金属材料连续加工法,尤指一种加工简易、可弹性生产且具有低环保处理成本的金属材料加工法。
【背景技术】
[0002]随着各种材料科技的进步,应用于锂离子电池(LiB)、锂离子电容(LiC)及超级电容中的金属集流体(铝箔、铜箔)结构亦随之产生极大的变化。
[0003]由于上述金属集流体的功用为传导(锂离子电池、锂离子电容及超级电容)对外输出的电流,因此,其结构上必须符合低内阻(及离子易于穿透)的基本特性,而为满足上述需求特性,目前较常见的作法有:
1.将金属薄片(铝箔、铜箔)材料利用表面酸化蚀刻处理进行糙化加工,使该金属薄片材料表面形成糙化结构,藉以增加与表面涂布物质的接触面积,除可有效降低整体内阻,并可使其具有较佳结合强度。
[0004]2.于该金属薄片(铝箔、铜箔)材料上设置密集排列的贯通穿孔,使该金属薄片材料二表侧的涂布物质可利用该密集排列的穿孔而形成连通,进而达到增加结合强度及降低内阻的功效。
[0005]而针对上述于金属薄片材料上产生穿孔的结构,较常见的加工方式有:
a.利用设有针钉的模具,经由冲压机械的带动而可直接于该金属薄片材料上冲出预设的孔洞,此种加工方式虽然较为简便、快速;然而,于其成型的各孔洞周缘会形成凸起的毛刺(此毛刺高度一般较涂布于金属薄片材料表侧的物质厚度大,因此容易造成短路),形成一结构上的缺失,且受限于各针钉于模具内的夹持与定位结构所占用空间,使得各针钉之间必须保留适当的最小间距与空间,因此,各针钉的排列无法满足较密集需求,同时,利用该针钉直接冲压贯穿金属薄片材料,亦会造成针钉快速磨损,而更换针钉的作业不但极为繁琐,且大量增加生产成本,较不符合经济效益。
[0006]b.利用(丝)网印方式于金属薄片材料上进行U V油墨印刷,并于感光后对于未印刷部分进行腐蚀穿孔,再除去该U V油墨;此种加工方式虽然利于大量生产,但由于网印技术的限制,对于小孔径的网印加工过程中,容易产生网孔阻塞而造成不良情形,致使在小孔径穿孔的加工过程中,具有较高的失败率,再者,该U V油墨的使用与废弃,亦会造成后续处理成本增加及环保负担。
[0007]除了上述比较内容之外,该针钉与网印加工方式皆受限于定位方式而仅适用于单次进行固定面积的单片加工,而无法进行卷对卷或其它连续输送的持续加工,致使其生产的(单片)成品于应用上亦受限(容易产生较多的废料,且其加工与生产上亦容易停顿而不易持续),形成应用上的缺失。
[0008]有鉴于已见的金属薄片材料穿孔加工方式有上述缺点,发明人乃针对这些缺点研究改进之道,终于有本发明产生。
【发明内容】

[0009]本发明主要目的在于提供一种多孔性集流体金属材料连续加工法,其可有效简化加工程序,且其孔型及排列设定可程序化控制,易于对应客户需求而进行多样的生产模式。
[0010]为达成上述目的及功效,本发明多孔性集流体金属材料连续加工法,至少包括: 一激光开孔步骤,是于一持续供应的长条挠性片状金属材料上,利用激光方式进行穿
孔加工,以使该金属材料上的各预设位置上分布有穿孔;
一酸液电蚀刻步骤,使穿孔后的金属材料通过酸液,以进行电蚀刻加工,以使该金属材料表面形成糙化结构;
一卷收步骤,将该具有穿孔与表面糙化结构的金属材料卷收成卷状。
[0011]为达成上述目的及功效,本发明多孔性集流体金属材料连续加工法也可至少包括:
一激光开孔步骤,是于一持续供应的长条挠性片状金属材料上,利用激光方式进行穿孔加工,以使该金属材料上的各预设位置上分布有穿孔;
一酸液电蚀刻步骤,使穿孔后的金属材料通过酸液,以进行电蚀刻加工,以使该金属材料表面形成糙化结构;
一向外输送步骤,将该具有穿孔与表面糙化结构的金属材料输送至下一加工作业的工序。
[0012]该酸液电蚀刻步骤之后,可执行一后处理步骤,以于金属材料表面施以抗氧化加工,以形成一防止氧化的镀层。
[0013]该酸液电蚀刻步骤与后处理步骤之间至少依序设有一水洗步骤、一酸洗步骤及另一水洗步骤,以确实清除金属材料表面的蚀刻后酸液。
[0014]于激光开孔步骤前预先经一施放步骤,使该金属材料由一卷收状态逐渐释放,以持续供应加工。
[0015]于激光开孔步骤前,预先经一施放步骤,使该金属材料由一供料装置于加工时间内保持连续输送供料状态,以便于持续加工。
[0016]该施放步骤与激光开孔步骤之间至少设有一除油步骤及一水洗步骤,以确实清洁金属材料表面。
[0017]于该后处理步骤之后,依序经一水洗步骤及一烘干步骤,以清洁该金属材料上的氧化镀层表面,并使其得以快速干燥。
[0018]该激光开孔步骤利用光纤激光配合振镜操作,而能受控制于金属材料上各预设位进行穿孔加工。
[0019]该激光开孔步骤与酸液电蚀刻步骤之间至少设有一水洗步骤,以确实清洁金属材料表面。
[0020]与现有技术相比,本发明所具有的有益效果为:
1、本发明利用光纤激光配合振镜操作的穿孔方式,可有效简化加工程序,且其孔型及排列设定可程序化控制,易于对应客户需求而进行多样的生产模式。
[0021]2、本发明适用于小孔径加工,且其加工后的穿孔周缘可保持平整,具有良好穿孔
加工质量。
[0022]3、本发明其相较于传统机械针钉穿孔方式,具有较低的工具损耗;而相对于传统网印蚀刻穿孔方式,则可节省相关废料的环保处理成本,因此,可有效降低生产成本。
[0023]为使本发明的上述目的、功效及特征可获致更具体的了解,兹依下列【专利附图】

【附图说明】如下。
【专利附图】
附图
【附图说明】
[0024]图1为本发明第一实施例加工流程图。
[0025]图2为本发明第二实施例加工流程图。
[0026]主要组件符号说明:
510...施放;
511...除油;
S12、S31、S33、S41...水洗;
520...激光开孔;
521...水洗;
530...酸液电蚀刻;
532...酸洗;
S40...后处理;
542...烘干;
550...卷收;
5501..向外输送。
【具体实施方式】
[0027]请参图1所示,可知本发明第一实施例应用于卷对卷的加工方式,其主要的加工流程包括:一施放S I O步骤、一激光开孔S 2 Q步骤、一酸液电蚀刻S 3 O步骤、一后处理S 4 O步骤及一卷收S 5 O步骤;其中该施放S I O步骤,使薄片状的金属材料可由一卷收状态向外逐渐释放,或经由前一供料装置逐渐释放,以持续供应后续加工需求,亦可使薄片状金属材料于加工时间内保持连续输送的供料状态;然后,可依需要使该金属材料分别经一除油S I I步骤、一水洗S I 2步骤,以确实清洁该薄片状金属材料表面。
[0028]激光开孔S 2 O步骤,利用光纤激光配合受预设程序控制的振镜操作,而能于该金属材料上各预设位进行不同孔径、间距及排列方式等穿孔加工;而于完成穿孔加工后,则可经一水洗S 2 I步骤,确实清除金属材料表面的残渣与脏污。
[0029]酸液电蚀刻S 3 O步骤,使前述穿孔后的金属材料通过酸液,并进行电蚀刻加工,以使该金属材料表面形成糙化结构(例如凹凸不平的表面、毛球结构、多孔性结构等类似结构);然后,再依序设有一水洗S 3 I步骤、一酸洗S 3 2步骤及一水洗S 3 3步骤,以确实清除该金属材料表面残留的蚀刻后酸液。
[0030]后处理S 4 O步骤,是于该完成穿孔及糙化加工的金属材料二侧表面分别施以抗氧化加工,以形成一防止氧化的镀层,避免该金属材料因长久曝露于空气中而产生氧化作用;然后依序经一水洗S 4 I步骤及一烘干S 4 2步骤,以清洁该金属材料上的氧化镀层表面,并使其得以快速干燥。
[0031]卷收S 5 O步骤,是将该具有穿孔、表面糙化的金属材料卷收成卷状,以利于后续保存及运送作业;且藉由此种卷收成卷状的金属材料,于日后可经由卷放持续供料,以利于自动化加工。
[0032]请参图2所示,可知本发明第二实施例应用于连续输送的加工方式,其主要的加工流程包括:与前述第一实施例完全相同的施放S I O步骤、激光开孔S 2 O步骤、酸液电蚀刻S 3 O步骤、后处理S 4 O步骤,而最后则配合一向外输送S 5 O I步骤,其中该施放S I O步骤、除油S I I步骤、水洗S I 2步骤、激光开孔S 2 O步骤、水洗S 2 I步骤、酸液电蚀刻S 3 O步骤、水洗S 3 I步骤、酸洗S 3 2步骤、水洗S 3 3步骤、后处理S 4 O步骤、水洗S 4 I步骤及烘干S 4 2步骤皆与前述第一实施例完全相同,在此不多作赘述。
[0033]该最后的向外输送S 5 O I步骤,是将该具有穿孔、表面糙化的片状金属材料连续输送至下一工序(加工段),以因应具有直接加工需求的场合,使其具有更广泛的应用范围,而可配合不同的自动化加工环境。
[0034]本发明藉由上述方法所加工完成的金属材料,于后续加工时,可于其外表侧另涂布有一活性材料,该活性材料可通过各穿孔而与金属材料形成更牢固的结合,且该活性材料可利用糙化表面与金属材料形成更大面积的接触,藉以达到降低内阻的功效。
[0035]综合以上所述,本发明多孔性集流体金属材料连续加工法确可达成简化加工程序、易于弹性规划生产且具有环保效益的功效,实为一具有新颖性及进步性的发明,爰依法提出申请发明专利;惟上述说明内容,仅为本发明较佳实施例说明,举凡依本发明技术手段与范畴所延伸的变化、修饰、改变或等效置换者,亦皆应落入本发明专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种多孔性集流体金属材料连续加工法,其特征在于至少包括: 一激光开孔步骤,是于一持续供应的长条挠性片状金属材料上,利用激光方式进行穿孔加工,以使该金属材料上的各预设位置上分布有穿孔; 一酸液电蚀刻步骤,使穿孔后的金属材料通过酸液,以进行电蚀刻加工,以使该金属材料表面形成糙化结构; 一卷收步骤,将该具有穿孔与表面糙化结构的金属材料卷收成卷状。
2.一种多孔性集流体金属材料连续加工法,其特征在于至少包括: 一激光开孔步骤,是于一持续供应的长条挠性片状金属材料上,利用激光方式进行穿孔加工,以使该金属材料上的各预设位置上分布有穿孔; 一酸液电蚀刻步骤,使穿孔后的金属材料通过酸液,以进行电蚀刻加工,以使该金属材料表面形成糙化结构; 一向外输送步骤,将该具有穿孔与表面糙化结构的金属材料输送至下一加工作业的工序。
3.如权利要求1或2所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该酸液电蚀刻步骤之后,可执行一后处理步骤,以于金属材料表面施以抗氧化加工,以形成一防止氧化的镀层。
4.如权利要求3所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该酸液电蚀刻步骤与后处理步骤之间至少依序设有一水洗步骤、一酸洗步骤及另一水洗步骤,以确实清除金属材料表面的蚀刻后酸液。
5.如权利要求1或2所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,于激光开孔步骤前预先经一施放步骤,使该金属材料由一卷收状态逐渐释放,以持续供应加工。
6.如权利要求3所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,于激光开孔步骤前预先经一施放步骤,使该金属材料由一卷收状态逐渐释放,以持续供应加工。
7.如权利要求1或2所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,于激光开孔步骤前,预先经一施放步骤,使该金属材料由一供料装置于加工时间内保持连续输送供料状态,以便于持续加工。
8.如权利要求3所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,于激光开孔步骤前预先经一施放步骤,使该金属材料由一供料装置于加工时间内保持连续输送供料状态,以便于持续加工。
9.如权利要求5所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该施放步骤与激光开孔步骤之间至少设有一除油步骤及一水洗步骤,以确实清洁金属材料表面。
10.如权利要求7所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该施放步骤与激光开孔步骤之间至少设有一除油步骤及一水洗步骤,以确实清洁金属材料表面。
11.如权利要求3所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,于该后处理步骤之后,依序经一水 洗步骤及一烘干步骤,以清洁该金属材料上的氧化镀层表面,并使其得以快速干燥。
12.如权利要求6所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,于该后处理步骤之后,依序经一水洗步骤及一烘干步骤,以清洁该金属材料上的氧化镀层表面,并使其得以快速干燥。
13.如权利要求8所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,于该后处理步骤之后,依序经一水洗步骤及一烘干步骤,以清洁该金属材料上的氧化镀层表面,并使其得以快速干燥。
14.如权利要求1或2所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该激光开孔步骤利用光纤激光配合振镜操作,而能受控制于金属材料上各预设位进行穿孔加工。
15.如权利要求3所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该激光开孔步骤利用光纤激光配合振镜操作,而能受控制于金属材料上各预设部位进行穿孔加工。
16.如权利要求5所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该激光开孔步骤利用光纤激光配合振镜操作,而能受控制于金属材料上各预设部位进行穿孔加工。
17.如权利要求7所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该激光开孔步骤利用光纤激光配合振镜操作,而能受控制于金属材料上各预设部位进行穿孔加工。
18.如权利要求1或2所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该激光开孔步骤与酸液电蚀刻步骤之间至少设有一水洗步骤,以确实清洁金属材料表面。
19.如权利要求3所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该激光开孔步骤与酸液电蚀刻步骤之间至少设有一水洗步骤,以确实清洁金属材料表面。
20.如权利要求4所述的多孔性集流体金属材料加工法,其特征在于,该激光开孔步骤与酸液电蚀刻步骤之间至少设有一水洗步骤,以确实清洁金属材料表面。
【文档编号】B23P15/00GK103972513SQ201310047741
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月6日 优先权日:2013年2月6日
【发明者】黄浩翔 申请人:永箔科技股份有限公司
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