美国Enovix与IPG签订合作协议，推动锂电池制造激光加工应用

随着全球市场继续向电气化运输模式发展，打造更优的生产流程变得至关重要。而下一代更先进的激光加工设备，正在在推进大批量生产方面扮演角色。

近日，美国电池制造商Enovix宣布与美国高功率光纤激光器巨头IPG Photonics达成合作，双方希望借此促进整个锂电池制造行业从机械切割过渡到激光加工操作。据悉，双方已签署了一份非约束性谅解备忘录（MOU），双方将合作开发尖端、下一代的激光工具和方法，以优化电池制造过程和生产力。

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

（图片来源：Enovix）

Enovix公司以其在下一代3D硅锂离子电池的设计和制造而闻名。Ashok Lahiri补充称：“我们的工艺在很大程度上依赖于激光制模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益以及电极加工技术的专有进步，Enovix在大批量生产中利用激光将生产吞吐量提高了几倍。”

新架构实现加工功率提升

据悉，Enovix开发出一项新技术，该技术有望通过处理电极的方式彻底改变电池制造。

在制造传统电池时，制造商是使用芯包（Jelly Roll，将电池正极片、负极片及隔膜以连续转动的方式进行组装）还是堆叠（Stack）的方法并不重要，因为电极是垂直方向堆叠的。Enovix将堆叠旋转90度，使堆叠方向变为水平方向，从而改变了电极的方向。

“传统上电池制造商是在X－Y维度上进行切割。而我们正在切割X－Z维度的电极——这是相当短的，”他说：“我们有更多的优势，其中精度是至关重要的，特别是在电池厚度为20－30毫米的大型电池中。这限制了精度水平在毫米级的机械系统的使用。你真的需要微米级的精度，而激光提供这方面的优势。”

对于更大的电池，制造商正转向将大片电池堆叠在一起的方案。正因如此，越来越多客户从机械加工转向激光加工。原因很简单：激光在处理复杂几何图形时更加精确。激光加工目前是一种更昂贵的方法，但激光加工正在缩小与机械方法之间的差距，并获得性能方面的提升，而机械方法并没有真正的改变或发展。如果这两方面之间形成一个交叉点，当你可以更精确地切割时，就会产生明显的收益。

随着架构的发展，Enovix在功率上进行了大幅的提升优化。尽管不一定是线性的，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，这些都是我们在内部开发的有意义的特性。我们采用IPG和其他公司的激光系统，并将其整合到这些操作中，使我们能够非常精确和快速。”

Ashok Lahiri补充称：“我们正在开拓激光的使用，并提供更广泛适用于电池的解决方案。对我们而言，其中的好处是获得他们的研发路线图，帮助指导我们，这样我们就可以采用这些创新。”

在转换时，制造商需要了解如何使用激光加工管理热性能。毕竟，它与机械系统有很大的不同。

变革的时代

从纳秒脉冲激光、飞秒激光，到连续波激光，激光光源类型正在不断发展推进。结果就是不同方法之间形成竞争。Lahiri称：“用户需要进行系统的设计和优化，以达到每千瓦时能产生的最佳结果。”“然而，在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，所以任何可以改善这一过程的事情都可能改变游戏规则。”

意识到这一机遇，Enovix一直在构建一个可扩展的架构，以实现大批量生产：“我们开发的电池技术的独特之处就在于，这种架构允许我们用二氧化硅取代石墨，并形成了100％活性硅阳极电池，电池能量密度显著提升至900Wh／l，比传统锂电池领先5年。”