随着新能源汽车在全球的迅速发展，作为核心零部件之一的动力电池——锂电池的需求量也急剧增加，因此锂电池生产制造过程中所涉及到的精加工技术，也迎来新的任务和挑战。

锂电池的制备工艺分为前段工序(极片制造)、中段工序(电芯合成)、后段工序(化成封装)。其中，前段工序的目的是将原材料加工成为极片，核心工序为涂布；中段目的是将极片加工成为未激活电芯；后段工序是检测封装，核心工序是化成、分容。

图源网，侵删

激光清洗技术是锂电池制备工艺中的重要精加工技术之一。本文将从激光清洗工艺、应用、设备等角度，来分析它是如何推动新能源汽车产业发展的。

激光清洗工艺

激光清洗，被誉为“21世纪最具有发展潜力的绿色清洗技术”，主要有手持和自动两种方式。与传统的清洗方式相比，激光清洗适用范围更广，具备绿色环保、低成本、高效率、高精度和非接触加工等显著优势。

近年来，在工业生产中得到了广泛应用，如汽车制造、航空航天、精密电子、医疗设备、船舶等领域。

激光清洗VS化学清洗VS机械打磨

激光清洗应用

极片涂布前激光清洗

锂电池的正负极片是通过在铝箔和铜箔上涂覆电极材料而制成的。常见的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔。该工艺主要的核心工序为涂布，为了避免杂质、粉尘等介质引起电池内部微短路，因此在涂覆之前需要对铜铝箔片进行清洗，来保证后续集流体在电池内部的稳定，铜铝箔片的纯度要求应达到98%以上，高洁净度和无氧化层的表面。

图源网，侵删

传统湿式乙醇清洗会对锂电池其他部件造成损伤，导致铝箔的力学性能指标下降，出现“氢脆”现象。虽然超声波清洗技术比传统湿式乙醇清洗效果更好，但仍存在一些缺陷，例如：当金属箔件在超声波清洗的空化效应下时，容易腐蚀铝箔并产生缩孔。此外，锂电池极片所用箔片一般为单零箔，厚度为10μm，随着清洗时长和功率的影响，小孔也会越来越大。

激光清洗作为干式无耗材清洗，在处理铝箔表面清洁度和亲疏水性等指标上能达到接近零瑕疵的效果。同时，它还可以提高清洗过程的效率、节约清洗资源。最关键的是，它可以建立清洗过程数据实时监控和清洗结果量化判定，最大程度保证极片上浆涂布的效果，提高极片批产生产的一致性。

电芯极耳焊接前激光清洗

极耳是电池中将正负极引出的金属带，作为充放电时的接触点。在进行焊接前，需要对各焊接部位进行表面处理，以去除焊缝接头处的污染物。表面干净、均匀是实现焊接与粘合的前提条件，否则可能导致焊接处熔接不良、裂纹和孔隙等问题的出现，从而影响电气连接的可靠性和耐久性。

图源网，侵删

人工清洗的效率低且成本高，而等离子清洗需要使用工艺气体作为耗材，同时气体电离会导致电池的正负极易导通。因此，在应用时往往需要多次翻转电芯以将正负极极耳分开进行清洗，效率也会大大降低。

激光清洗可以有效去除电芯极柱端面的污物、粉尘等，而且无需使用任何耗材，如固液气等。还可以大幅提高生产节拍，降低制造成本。在焊接前采用脉冲激光直接辐射去污，通过使表面温度升高而发生热膨胀，使污染物或者基底振动，从而使污染物克服表面吸附力脱离基底表面，达到去除物体表面污渍的目的。

电池组装过程中外贴胶激光清洗

为防止锂电池发生安全事故，通常需要对电芯进行外贴胶绝缘处理。在此之前，应对绝缘板和端板进行清洗，以清洁电芯表面的脏污，并粗化电芯表面，从而提高贴胶或涂胶的附着力，这样可以有效避免短路、刮伤等安全问题的发生。

人工清洗技术只是进行简单的包裹操作，效率低下、成本较高。在包膜前，没有对电池壳进行有效全面的清洁，也没有对包膜后的效果进行精确的检测。如果对未清洁彻底的电芯外包膜进行CCD检测，外观会出现褶皱、气泡、划伤等不良情况，常可检出直径≥0.3mm的气泡，这会导致漏电和水锈腐蚀的概率增加，减少电池寿命的同时也存在安全隐患。

图源网，侵删

激光清洗技术可在电芯表面实现高洁净度，达到Sa3级，除净率超过99.9%。与传统清洗方法相比，激光清洗对电芯表面无应力作用，能够最大程度地保证电芯表面的物理化学指标不发生变化，从而延长电池的使用寿命。此外，激光清洗后不会产生有害污染物，是一种环保的绿色清洗方法。

激光清洗应用领域拓展

图源网，侵删

2021年锂电激光设备市场规模为101.3亿元，在新能源汽车需求带动下，预计2025年锂电激光设备需求有望达到220亿元。

出货量

锂离子电池：全球；GWh

锂离子电池

产量：当月值；万只

据市场研究公司QYR预测：到2026年，全球激光清洗市场将近7450亿美元，复合年均增长率约为4.3%。

根据公开资料显示：美国已经将激光清洗技术成熟运用于F-16战斗机和C-130运输机的表面清洗；英国罗罗公司生产的航空发动机中超几十个钛合金零部件的表面清洗技术都是采用激光清洗。

我国激光清洗技术也在持续发展，2016年，我国第一台激光清洗机问世；2018年，激光清洗机达到百瓦级别；2019年，光纤激光器技术突破1000W...不断地推动激光产业链创新技术的高质量供给，除在新能源动力电池领域应用外，在轮胎和车身表面喷漆、零部件大型油污清洗等方面也有所应用。

轮胎激光清洗

随着新能源汽车的发展，对轮胎噪声的控制提出了更严格的要求。经过激光清洗处理，可以降低新能源汽车轮胎磨损和噪音，提升驾驶员的驾驶体验和舒适度。

与传统清洗方法相比，激光清洗具有清洗过程无需耗材，对轮胎无损伤；清洗效率高，一致性好；可实现自动化清洗，使用成本仅为干冰清洗的1/10。

图源网，侵删

在静音轮胎生产制造过程中，利用聚焦的高能量激光束照射有机高分子材料表面，使材料表面发生物理、化学变化，从而提高轮胎质量和生产工艺，改善轮胎与车身的匹配性，提升整车的综合性能。激光清洗能够有效去除轮胎内壁上残余的隔离剂，提高复合材料的涂覆和聚氨酯海绵的粘贴效果。

激光清洗设备

激光清洗机的构造，通常包括激光器系统、光束调整传输系统、移动平台系统、实时监测系统、自动控制操作系统等部分，各部分相互配合为医疗卫生、工业制造等领域提供高效、精准的清洗效果。

为支持激光清洗技术的转型升级，接下来介绍一下激光清洗行业内的优秀设备。

清洗流程简化图

大族激光科技产业集团股份有限公司，是中国工业激光设备制造领域的领军企业，专注于智能制造装备及其关键器件的研发、生产和销售。公司具备从基础器件、整机设备到工艺解决方案的垂直一体化能力，是全球领先的智能制造装备整体解决方案服务商，也是世界上仅有的几家拥有紫外镭射专利的企业之一。

大族激光研发的轮胎内壁激光清洗自动化系统是一种高效、环保的轮胎清洗技术。该系统能够有效清除附着在轮胎内侧的离型剂等污物，并能够控制清洗后的处理时间。通过控制装置使激光头沿轮胎内侧移动并照射激光光源，实现对轮胎内侧的清洗。与传统的水洗方案相比，激光清洗具有显著的优势。

图源网，侵删

成都迈锐捷激光技术有限公司，是一家智能型激光应用解决方案的全球领军品牌，专业从事激光清洗、激光打标、激光焊接、机器视觉及相关应用控制系统的研发、生产和销售于一体的高新技术企业。

其MRJ-FL-C系列激光清洗机是一款用于表面清洁处理的高科技设备，自主研发的激光光路控制系统，配置全球领先的一流激光器及振镜等组件，能够清除物件表面的锈蚀、油漆、树脂、油污、氧化层、特殊涂层、镀层等杂质。应用范围包括汽车配件、涡轮片、铝合金等。

图源企业官网

PME 2023国际精密加工博览会，不仅会有相关工业清洗设备的产品展示，还将同期举办第二届“精益求精 提效赋能”精密加工技术及应用国际高峰论坛，将于10月9-10日在上海世博展览馆举办。

其中涉及“先进激光技术在微电子行业中的应用”专题。届时，业内专家、知名企业代表将发表演讲，基于对行业的深度理解以及对激光工艺的持续创新，提供系统化解决方案，引发激光新场景！