CN110730702A - 用于将特别用于电池的电极的带类型基底高生产量切割成分离的块的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将带类型基底（110）高生产量切割成分离的块（118）的方法和装置。所述方法包括：沿输送路径以输送速度输送基底（110）、用cw激光束（116）照射基底（110），其中，来自激光源（104）的cw激光束（116）使用2D多边形扫描器（106）偏离，其中，2D多边形扫描器（106）包括多边形扫描器（400）和振镜扫描器（402），该多边形扫描器（400）包括例如平行于输送路径布置的旋转轴线，以便使cw激光束（116）沿垂直于输送路径的y方向偏离，该振镜扫描器（402）包括例如横向于输送路径布置的枢转轴线，以便使cw激光束（116）沿平行于输送路径的x方向偏离，其中，在单次扫描中，控制2D多边形扫描器（106），使得在cw激光束（116）通过多边形扫描器（400）沿y方向偏离以横穿输送路径的同时，振镜扫描器（402）使cw激光束（116）沿x方向偏离以便补偿输送速度，使得沿基底（110）的表面沿垂直于基底（110）的纵向延伸的方向扫描cw激光束（116），其中，为了完成通过基底（110）的单个切割（602），执行一组多个重复的单次扫描。

Description

用于将特别用于电池的电极的带类型基底高生产量切割成分 离的块的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于将带类型基底高生产量切割成分离的块（piece）的方法和装置。该方法和装置可以例如应用于分离电池的电极片。

背景技术

例如，对于诸如在电动汽车或混合动力汽车中的应用，诸如锂离子电池的电池必须大量生产，并且具有高的能量存储容量和/或高的能量存储密度。

为了构建具有最大体积利用的高能量锂离子电池，应当最小化惰性单元（cell）部件，诸如集电器箔、聚合物粘合剂和/或导电剂。另外，可以准备厚电极，但是例如由于厚电极的固有性质，厚电极可以变脆。

在现有技术的电池单元制造工艺中，通常应用快速缠绕技术以便增加单元生产量。然而，具有临界膜厚度和高活性材料比例的电极（诸如阳极和阴极），通常不能在不引起膜破裂的情况下被缠绕，膜裂导致膜从基底剥离并因此在具有挑战性的操作下可能导致单元的短路。最后，用于下一代的高能单元的厚电极只能够通过先进堆叠技术组装在一起，该先进堆叠技术要求上游电极从例如作为电极线圈提供的带类型基底分离出来的过程。

激光切割技术优选地代替刀切割而用于将电极片从带类型电极基底分离，在切割过程期间，由于刀切割的机械特性，刀切割可以导致膜剥离。

发明内容

如在独立权利要求中限定地，本发明提出了一种方法和一种装置，其用于将特别用于电池的电极，特别用于锂离子电池的电极的带类型基底高生产量切割成分离的块或者片。在从属权利要求和以下说明书中限定了有利的实施例。

本发明的优势

本发明的实施例可以实现以非常高的切割速率将带类型基底切割成分离的块。此外，可以建立切割过程，使得分离的基底块关于其电、机械和/或化学特性不会显著恶化。例如，不会由于切割过程而引入过多的毛刺。因此，可以提供例如将在电池生产中应用的电极片的高生产量和高质量生产。

根据第一方面，提出了一种用于将带类型基底高生产量切割成分离的块的方法。该方法包括以下步骤，这些步骤可能但不一定按照指示顺序进行：沿输送路径以输送速度输送基底。用连续波（cw）激光束照射基底。其中，使用2D多边形扫描器使来自激光源的cw激光束偏离。2D多边形扫描器包括：(i)包括旋转轴线的多边形扫描器，该多边形扫描器被布置为使cw激光束沿垂直于输送路径的y方向偏离，以及，(ii)包括枢转轴线的振镜扫描器，该振镜扫描器被布置为使cw激光束沿平行于输送路径的x方向偏离。例如，多边形扫描器可以包括平行于输送路径的旋转轴线，并且，振镜扫描器可以包括横向于输送路径的枢转轴线。在该方法中，在单次扫描中，控制2D多边形扫描器，使得在cw激光束通过多边形扫描器沿y方向偏离以横穿输送路径的同时，振镜扫描器使cw激光束沿x方向偏离以便补偿输送速度，使得沿基底的表面沿垂直于基底的纵向延伸的方向扫描cw激光束。其中，为了完成通过基底的单个切割，执行一组多个重复的单次扫描。

根据第二方面，提出了一种用于将带类型基底高生产量切割成分离的块的切割装置。装置被配置为执行根据第一方面的实施例的方法。特别地，装置可以包括：输送器，其用于沿输送路径以输送速度输送基底；激光源，其用于用cw激光束照射基底；2D多边形扫描器，其包括如上文中限定的多边形扫描器和振镜扫描器，以用于使来自激光源的cw激光束偏离；以及，控制器，其用于控制2D多边形扫描器的操作。2D多边形扫描器和控制器可以配置为使得，在单次扫描中，控制2D多边形扫描器，使得在cw激光束通过多边形扫描器沿y方向偏离以横穿输送路径的同时，振镜扫描器使cw激光束沿x方向偏离以便补偿输送速度，使得沿基底的表面沿垂直于基底的纵向延伸的方向扫描cw激光束，其中，为了完成通过基底的单个切割，执行一组多个重复的单次扫描。

可以将本发明的实施例的基本思想解释为基于以下观察和认识，并且尤其是在不约束本发明的范围的情况下。

如上文所指示的，例如在电池制造中存在应用，在该应用中，必须生产大量的形成例如电极的基底片。可以从带类型基底切割基底片。带类型基底可以具有准二维的细长几何形状。这种带类型基底可以具有涂覆有活性材料的诸如金属层的导电层，该活性材料诸如为NCA（镍钴铝氧化物）或者可应用为电池中的阴极材料或阳极材料的任何其它活性材料。可选地，可以存在不涂覆有活性材料并且可以形成例如标记的带类型基底的部分，经由该标记可以使电极电接触或连接到其它电极。带类型基底可以具有例如几百毫米（例如，大约200毫米）的宽度和数米的长度。在切割过程中，将从这种带类型基底切割分离的块或片。

诸如激光切割的无接触切割方法是优选的，因为诸如利用刀类型装置的机械切割的非无接触切割方法可以使电极材料产生过度的应力，且可以导致诸如活性材料层的剥离的恶化。

原则上，已知多种激光切割技术。然而，已经发现这些已知技术中的许多技术并不有利地适用于电池电极制造中。

例如，已知高功率激光切割。然而，通常，在这种高功率激光切割时，大量的热量沉积在待切割的基底内。尽管这在许多其它应用中可以不成问题，但这种过多的热量可以损坏电池电极的活性材料和/或导电层。

为了降低这种热量沉积，应用脉冲高功率激光。其中，非常短的激光脉冲（例如在纳秒或皮秒或甚至飞秒范围中）被朝向待切割的基底发射。这种短的高功率激光脉冲可以烧蚀基底材料，而不会将过多的热量沉积到剩余的基底材料内。但是，由于在激光脉冲之间存在大量的停机时间，因此切割速度显著低于非脉冲激光切割。因此，在高生产量电池电极生产过程中，这种脉冲激光切割可以导致瓶颈。

本申请的实施例可以避免上文提到的两种途径的缺陷。

其中，产生cw（连续波）激光束的激光源，即，非脉冲激光束，被应用于照射带类型基底的待进行切割的一部分。这种激光源可以具有足够高的例如大于1 kW的cw功率。使用这种高功率cw激光源，带类型基底的材料可以被快速局部熔融和/或蒸发或烧蚀，以便产生预期的切割。

然而，通常，为了在单次扫描中完全切割通过带类型基底，大量的热量将必须被引入到切割基底区域中，从而可能导致上文提到的缺陷。

为了避免由于这种过多的热量而对电极材料造成的任何损坏，打算不仅利用单次扫描，而且利用多次扫描的组合来完成通过整个基底的切割。

其中，打算以这种提高的速度执行多次扫描中的每一个，使得一方面，在单次扫描期间不会将过多的热量局部地引入到基底中，以及另一方面，多次扫描可以在非常短的时间段内执行。

此外，为了获得高加工效率，带类型基底应当以大的输送速度沿输送路径输送，使得在完成第一位置处的切割之后，可以在下一位置处快速进行另一切割，依次类推。为了这种目的，可以优选地连续输送带类型基底，即，不必在每次进行切割时停止基底。因此，优选地在基底以输送速度移动时执行切割程序。

然而，考虑到基底在输送期间的这种快速运动，已经发现切割程序需要被专门调整，以便一方面实现精确和可靠的切割，并且另一方面避免对基底材料的任何损坏。同样由于该原因，使得能够在非常短的时间段内用高功率激光束执行多次扫描可以是有利的。

为了解决用非常高的扫描速度扫描高功率cw激光束，同时考虑用大的输送速度输送的基底的快速运动这两者的复杂任务，提出了应用专门的2D多边形扫描器，以用于使cw激光束偏离。这种2D多边形扫描器包括多边形扫描器和振镜扫描器两者。两种类型的扫描器使用可移位的反射表面，以便使激光束偏离或偏转。

在多边形扫描器中，这种反射表面沿多边形基体的圆周布置。可以旋转多边形基体。因此，来自激光源的激光束冲击到移动的反射表面中的一个上，且在基体旋转地移位时，该激光束从开始位置至终止位置接连直线扫描，然后当激光束到达邻近的下一个反射表面时再次在开始位置处开始。由于多边形基体可以以高旋转速度旋转，所以可以实现极其高的扫描速度，例如，100 m/s，可能例如直到1300 m/s的扫描速度。

因此，在将多边形扫描器布置为使例如其旋转轴线平行于被输送的基底的输送路径时，可以沿垂直于或至少大致垂直于输送路径的方向快速扫描高功率cw激光束，该方向在本文中称为y方向。

然而，由于在扫描过程期间基底被连续输送，所以仅仅使用多边形扫描器将导致在带类型基底上的扫描路径相对于输送方向倾斜。此外，当执行多次扫描时，这种扫描将相对于彼此偏移，因为，当下一次扫描在开始点处开始时，基底已经同时沿输送方向移动特定距离。因此，多个扫描将不局部重合或重叠，使得不能使用多个扫描的组合来执行完全切割。

因此，除了多边形扫描器之外，还应用振镜扫描器。其中，术语振镜扫描器应该是通用的，并且应该指的是这样一种扫描器：其中，类似于振镜，具有反射表面的基体可以围绕枢转轴线枢转。将这种振镜扫描器布置成使其枢转轴线横向于被输送的基底的输送路径，cw激光束可以沿平行于输送路径的方向偏离，该方向在本文中被称为x方向。因此，振镜扫描器可以使激光束沿输送基底的方向或相对于输送基底的方向偏离。因此，振镜扫描器可以被应用于部分或者完全补偿输送速度。

因此，使用2D多边形扫描器，沿y方向的非常快速的扫描可以由于所包括的多边形扫描器而实现，同时基底的输送速度可以使用所包括的振镜扫描器补偿。

由于多边形扫描器和振镜扫描器的协作的组合效果，cw激光束可以被偏离和扫描，使得其沿基底的表面沿垂直于基底的纵向延伸的方向反复移动。因此，可以进行垂直于带类型基底的侧边缘延伸的切割。因此，可以从基底切割例如分离的矩形块。

根据实施例，多边形扫描器可以配置为沿y方向沿基底的表面以扫描速度扫描cw激光束，该扫描速度为沿输送路径输送基底的输送速度的至少100倍。

例如，沿x方向的典型输送速度可以在0.1到0.5 m/s的范围中，而使用多边形扫描器的沿y方向的典型扫描速度可以在50和1300 m/s之间的范围中。因此，在沿输送路径输送基底的同时，可以沿y方向多次扫描激光束，以用于横向于其纵向延伸而横穿整个基底。由于扫描速度非常高，因此可以在非常短的时间段内执行这种多次扫描，使得基底在切割过程期间仅沿输送路径输送一短距离，且使得在切割过程期间，输送速度可以容易地使用通过振镜扫描器实现的激光束的偏离来补偿。

根据在本文中提出的方法的实施例，能够沿弯曲输送路径输送和弯曲基底。其中，2D多边形扫描器然后包括光学器件，该光学器件实施用于焦点调整的z校正，使得cw激光束在沿x方向以各种取向偏离的同时仍然大致聚焦到弯曲基底的表面上。为了实施这种方法，在本文中提出的装置还可以包括光学器件，该光学器件实施用于焦点调整的z校正，使得当沿弯曲输送路径输送和弯曲基底时，cw激光束在沿x方向以各种取向偏离的同时仍然大致聚焦到弯曲基底的表面上。

换言之，在大规模制造中，带类型基底通常不仅可以直线地输送，而且可以至少在特定位置处，沿弯曲输送路径输送。例如，可以使用旋转跛行轮（limp wheel）输送基底。由于可以将基底专门支撑在这种弯曲输送路径区域中，因此在这种弯曲输送路径区域中提供分离的块的切割可以是有利的。

然而，当输送路径是弯曲的时，一方面基底的表面上的照射位置和另一方面2D多边形扫描器之间的距离可以依赖于基底的表面当前被照射的位置而变化。换言之，由于在切割过程中连续输送基底，并且通过使用振镜扫描器适当地偏离激光束来补偿这种输送，因此在撞击基底的表面之前，待通过激光束桥接的距离可以在切割过程的开始时和结束时不同。

然而，激光束通常被聚焦，且可以仅在特定深度的焦点内提供合适的激光功率。具体地，焦点深度和瑞利长度(Rayleigh length)可以依赖于在焦点区域中的激光波长和/或束半径。因此，在没有采取特定措施的情况下，当激光束沿x方向大致偏离以补偿输送速度时，激光束可以变得失焦。

提供具有特定光学器件的2D多边形扫描器可以使得能够克服这种问题。这种光学器件可以包括诸如透镜、镜等的光学元件，该光学元件具有由于例如其弯曲部引起的特定光学特性，以便实施合适的z校正。利用这种z校正，激光束的焦点可以被调整成使得，即使当基底大致沿输送路径移动且因此激光束以各种取向偏离以便补偿对应x方向输送时，激光束的焦点仍然大致在弯曲基底的表面上足够的时间段。

根据方法的实施例，使用旋转跛行轮输送基底，并且在围绕跛行轮的表层表面（superficies surface）弯曲基底的同时，用cw激光束照射基底。因此，在装置的实施例中，输送器包括可旋转跛行轮，且装置被配置为使得，当围绕跛行轮的表层表面弯曲基底的同时，用cw激光束照射基底。

跛行轮可以用于驱动带类型基底。例如，可以使用局部产生的真空或其它手段，将基底粘合至跛行轮的表层表面。跛行轮也可以用于将分离的基底块堆叠到其它电极部件上，该电极部件诸如例如为由邻近的供应机构连续供应的片状分离器。

代替用跛行轮运输，可以通过平面的移动的输送器带输送基底。

根据实施例，跛行轮包括直线凹部，该直线凹部在跛行轮的表层表面处沿平行于跛行轮的旋转轴线的方向延伸。其中，在单次扫描中的每一个期间，控制2D多边形扫描器，使得沿基底的表面在定位在凹部中的一个上方的区域中扫描cw激光束。对于装置的实施例，这意味着包括其2D多边形扫描器及其控制器的装置被配置为使得，在单次扫描期间，控制2D多边形扫描器，以用于沿基底的表面在定位在凹部中的一个上方的区域中适当地扫描cw激光束。

换言之，跛行轮可以具有沿其周向表面分布的多个直线凹部，每个直线凹部平行于跛行轮的旋转轴线延伸。这种凹部可以具有例如几毫米的宽度和深度，例如在1 mm和5mm之间的宽度和深度。在相邻凹部之间的周向距离可以对应于待从带类型基底切割的块的宽度，且可以例如在7 cm和10 cm之间。

提供了凹部，以便在切割基底期间避免所应用的激光束损坏跛行轮。通过使用2D多边形扫描器偏离激光束使得在邻近于下面的凹部的区域中沿基底扫描激光束，可以避免聚焦的激光束局部过度加热和/或烧蚀跛行轮在通过基底的切割下面的部分。

根据方法的实施例，在一组多个单次扫描中，单次扫描沿x方向相对于彼此偏移。对于装置的实施例，控制器控制2D多边形扫描器，使得，在该一组多个单次扫描中，单次扫描沿x方向相对于彼此偏移。

换言之，例如，在单个切割过程期间，可以专门地控制2D多边形扫描器的振镜扫描器，使得在这种切割过程中包括的多个扫描之间，2D多边形扫描器不总是以恰好相同的方式补偿输送速度。替代地，由振镜扫描器实现的x偏离可以有时略微过度补偿而且有时略微不足补偿运输速度。因此，为完成单个切割而执行的各种扫描在基底的表面上并非恰好局部重合，而是沿x方向相对于彼此略微偏移。因此，每个单次扫描并不恰好沿相同的线烧蚀基底，而是沿相对于彼此略微偏移的线烧蚀基底。其中，后续扫描可以部分重叠，或者可以沿x方向相对于彼此略微间隔开。

由于在切割形成期间的单次扫描的这种偏移，可以避免过多的毛刺形成物。特别地，虽然利用高功率cw激光束的单次扫描可以产生一些毛刺，即，例如，被烧蚀且然后沉积在邻近区域处的显微颗粒，但是这种带毛刺的区域可以在激光束的后续偏移扫描（远程偏移激光切割）中被至少部分去除。

应该注意，在本文中部分地关于方法并且部分地关于用于高生产量切割的装置描述了本发明的实施例的可能特征和优点。本领域的技术人员将认识到，可以将特征适当地从一个实施例转移到另一实施例，并且可以对特征进行修改、调整、组合和/或替换等，以便得出本发明的另外的实施例。

附图说明

在下文中，将参考附图描述本发明的有利实施例。但是，附图和说明书均不应当解释为对本发明的限制。

图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于高生产量切割的装置的图示；

图2示出了在本发明的示例性实施例中使用的跛行轮的细节的图示；

图3示出了根据本发明的示例性实施例的跛行轮上的激光切割的图示；

图4示出了根据本发明的示例性实施例的用于高生产量切割的装置的细节的图示；

图5示出了根据本发明的示例性实施例的切割过程的图示；

图6示出了根据本发明的示例性实施例的在单个完全切割与多个完全切割之间的比较的图示；

图7示出了根据本发明的示例性实施例的偏移切割过程的图示；以及，

图8示出了根据本发明的示例性实施例的电极切割的图示。

附图仅是示意性的，且没有按比例绘制。相同的附图标记指的是相同或相似的特征。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于高生产量切割的装置100的图示。装置100包括输送器102、激光源104、2D多边形扫描器106和控制器108。输送器102配置为沿输送路径以输送速度输送带类型基底110。基底110沿x方向移动。激光源104配置为用连续波激光束112照射基底110。2D多边形扫描器106配置为使激光束112沿x方向偏离并且沿y方向横向于x方向偏离。控制器108配置为控制2D多边形扫描器106的操作。

在一个实施例中，输送器102包括跛行轮114。跛行轮114被至少部分布置在2D多边形扫描器106的扫描场116内侧。基底110被存储在盘卷（coil）上。输送路径在盘卷处开始，并通过辊引导至跛行轮114。跛行轮114以与输送速度对应的角速度ω在其旋转轴线上旋转。跛行轮114的表层表面沿x方向移动。

基底110例如借助于吸力附接至跛行轮。在扫描场116内侧，激光束112将基底110切割成单个块118。为了形成块118，在基底110被固定到跛行轮114时，垂直于输送路径的方向切割基底110。为了便于切割，激光束112在基底110的指定用于切割的区域上被多次扫描。切割块118从跛行轮114释放，并放置在移动的分离器120上以用于进一步的加工。分离器120也是从卷轴退绕的带类型膜。

在一个实施例中，基底110的至少一个边缘由布置在盘卷和跛行轮114之间的额外的激光扫描器122加工。额外的激光扫描器122切割基底110的边缘，以便创造用于接触块118的标记。此处，块118是电极。

在一个实施例中，清洁装置124被布置在扫描场116和分离器120之间。清洁装置124配置为在切割块118被从跛行轮114释放且放置在分离器120上之前清洁切割块118。

图2示出了在本发明的示例性实施例中使用的跛行轮114的细节的图示。跛行轮114基本上对应于图1中的跛行轮。此外，跛行轮114被分段成部段200。部段200被凹部202分离。凹部202横向于跛行轮114的边缘对准。凹部202在跛行轮114的表层表面处是窄的，且朝凹部202的底部扩宽。

在凹部202之间的部段200是弯曲的。当基底被借助于吸力固定到部段200时，基底被弯曲以顺应部段200的弯曲部。

凹部202对应于基底的被指定用于切割的区域（切割边缘）。由于凹部202，在激光束沿切割行进时，跛行轮114的表面不被激光束加热。

在一个实施例中，跛行轮114具有例如用于阴极定位的吸力。在跛行轮114的表面处，凹部202为两毫米宽。在凹部202之间，部段200是85毫米长，同时跛行轮114是120毫米宽。在该配置中，每个部段200的表层表面的中部在通过部段200的边缘的平面上方升高两毫米。

图3示出了根据本发明的示例性实施例的在跛行轮114上的激光路径300的图示。该跛行轮114基本上对应于在图1和图2中的跛行轮。此处，基底110被布置在跛行轮114上。跛行轮114比基底110更宽，或者具有与基底110相同的宽度。沿着基底110的一个边缘的预切割标记302被定位在跛行轮114的部段200上。此处，块118是电极。每个电极包括一个标记302。在两个块118之间的切割区域被定位在跛行轮114中的凹部202上方。

当基底110沿x方向以输送速度v移动时，激光沿y方向以扫描速度行进。切割区域固定至跛行轮114，并且也以输送速度v沿x方向移动。因此，激光不得不也沿路径300沿x方向行进，该路径300相对于切割区域略微成角度。该角度由输送速度v和扫描速度的矢量和得出。

图4示出了根据本发明的示例性实施例的用于高生产量切割的装置100的细节的图示。该装置100基本上对应于图1中的装置。此处，更详细地示出了2D多边形扫描器106。扫描器106包括多边形扫描器400和振镜扫描器402。激光束112通过多边形扫描器400垂直于输送速度的方向偏离。振镜扫描器402使激光束112沿输送速度的方向偏离。多边形扫描器400和振镜扫描器402沿激光束112的路径布置。此处，多边形扫描器400被定位在振镜扫描器402的上游。

多边形扫描器400包括可旋转多边形镜404。此处，多边形镜404包括12个面。在操作中，多边形镜404以角速度ω_Poly旋转。振镜扫描器402包括至少一个振镜镜406。多边形镜404在垂直于跛行轮114的旋转轴线定向的轴线上旋转。振镜镜406在平行于旋转轴线的枢转轴线上枢转。

聚焦光学器件408被布置在2D多边形扫描器106和跛行轮114之间。光学器件408配置为校正激光束112的焦点，使得其顺应跛行轮114的弯曲表层表面。特别地，光学器件408配置为在扫描场116内沿跛行轮114的弯曲部调整焦点。通常，光学器件408包括至少一个专门设计并研磨的光学圆柱型透镜410，其中，为了建立所要求的焦点校正，透镜410的表面的弯曲部略微从纯圆柱形状偏离。

2D多边形扫描器106多次在基底110的基本上相同的区域上操纵激光束112。在该区域中的基底110被逐步烧蚀，直到在两个块118之间存在间隙。

图5示出了根据本发明的示例性实施例的切割过程的图示。该切割过程基本上对应于图4中的切割过程。在此，示出了跛行轮114上的扫描场116的俯视图。激光路径300在跛行轮114中的两毫米宽的凹部202上居中。多个路径300被示出为在扫描场116内侧。由于每秒500毫米的输送速度，激光路径300从跛行轮114的一个边缘至另一个边缘倾斜0.95毫米，跛行轮114在0.0019秒的时间（激光束从跛行轮114的一个边缘移动至另一个所花费的时间）内沿输送方向覆盖这些0.95毫米。激光路径300平行于彼此对准，且间隔开0.95毫米，因为当激光束撞击多边形镜的下一个面时，激光束从路径300的一端瞬间跳跃至另一路径300的开始处。

图6示出了根据本发明的示例性实施例的在通过基底110的单个完全切割600与通过基底110的多个完全切割602之间的比较的图示。该多个完全切割602基本上对应于图5中的切割过程。此处，基底110包括多个层604、606。两层604镍-钴-铝混合物（NCA）被布置在铝层606的任一侧上。

对于单个完全切割600，激光束112被足够缓慢地应用到基底110，以在一次通过中烧蚀和熔融穿过基底110。该单次应用导致大的热影响区608。此外，由于邻近于切割600的材料沉积，高功率集中导致毛刺形成物610。在切割600的侧面上的NCA 612以及铝614被很高程度上熔融。

对于多个完全切割602，随着激光束116跨基底110快速移动，激光束116在极其短的时间段内应用到基底110。伴随激光束的每次后续通过，少量的材料被烧蚀。烧蚀后的材料被转变成如此小的颗粒，以致没有大量的毛刺形成物产生。由于材料能够在每次通过之后冷却，因此实际上不存在热影响区608和熔融材料612、614。

换言之，图6示出了使用超高速二维多边形扫描技术的箔的使用多千瓦激光照射（单模）的多个完全切割602。切割块118能够用作电池中的阴极。多次切割602在弯曲扫描场中在快速旋转的跛行轮上通过用振镜扫描器和多边形扫描器操纵的激光116实现。由于跛行轮的弯曲表面，弯曲扫描场要求沿z方向的连续焦点校正。跛行轮的旋转需要沿x和y方向的连续侧向束校正（动态）。焦点校正通过将专门设计和研磨的透镜与多边形扫描器组合来实现。

在旋转跛行轮部段上在大约194微米厚的NCA（LiNiCoAlO2）（或者其修改，还有阳极、硅、钠离子等）复合电极基底110中执行切割602，以用于后续将阴极置放到用于阴极装袋的移动分离器上，以用于高速堆叠。由于多次应用少量能量而不是一次应用大量能量的事实，实现了改进的质量。

图7示出了根据本发明的示例性实施例的偏移切割过程（远程偏移激光切割）的图示。该切割过程基本上对应于图5中的切割过程。与此相反，激光路径300沿x方向略微偏移。该偏移对在一次通过的持续时间期间由基底110所覆盖的距离进行过度补偿或不足补偿。因此，激光束不会在每次通过时都撞击相同的区域。这些区域能够重叠。

图8示出了根据本发明的示例性实施例的块118切割的图示。使用在图7中示出的偏移切割过程切割块118。在电极的表面上，由后续通过的激光束照射比块118的中心更大的区域。因此，随着在基底110中的沟加深，在块118之间的切割602变窄。块118略微成倒角且没有毛刺。

最后，应当注意，术语“包括”不排除其它要素或步骤，且“一”或者“一个”不排除多个。另外，关于不同的实施例描述的要素可以被组合。还应当注意，在权利要求中的附图标记不应当解释为限制权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种用于将带类型基底（110）高生产量切割成分离的块（118）的方法，所述方法包括：

沿输送路径以输送速度输送所述基底（110）；

用cw激光束（116）照射所述基底（110），

其中，使用2D多边形扫描器（106）使来自激光源（104）的所述cw激光束（116）偏离，

其中，所述2D多边形扫描器（106）包括：

多边形扫描器（400），所述多边形扫描器（400）包括旋转轴线并且被布置为使所述cw激光束（116）沿垂直于所述输送路径的y方向偏离，以及

振镜扫描器（402），所述振镜扫描器（402）包括枢转轴线并且被布置为使所述cw激光束（116）沿平行于所述输送路径的x方向偏离；

其中，在单次扫描中，控制所述2D多边形扫描器（106），使得在所述cw激光束（116）通过所述多边形扫描器（400）沿所述y方向偏离以横穿所述输送路径的时同，所述振镜扫描器（402）使所述cw激光束（116）沿所述x方向偏离以便补偿所述输送速度，使得沿所述基底（110）的表面沿垂直于所述基底（110）的纵向延伸的方向扫描所述cw激光束（116），

其中，为了完成通过所述基底（110）的单个切割（602），执行一组多个重复的单次扫描。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，沿弯曲输送路径输送并弯曲所述基底（110），

其中，所述2D多边形扫描器（106）包括光学器件（408），所述光学器件（408）实施用于焦点调整的z校正，使得所述cw激光束（116）在沿x方向以各种取向偏离的同时仍然聚焦在弯曲基底（110）的表面上。

3.根据权利要求1和2中的一项所述的方法，

其中，使用旋转跛行轮（114）输送所述基底（110），且在围绕所述跛行轮（114）的表层表面弯曲所述基底（110）的同时，用所述cw激光束（116）照射所述基底（110）。

4.根据权利要求3所述的方法，

其中，所述跛行轮（114）包括直线凹部（202），所述直线凹部（202）在所述跛行轮（114）的所述表层表面处沿平行于所述跛行轮（114）的旋转轴线的方向延伸，并且，

其中，在单次扫描中的每一个期间，控制所述2D多边形扫描器（106），使得沿所述基底（110）的表面在定位在所述凹部（202）中的一个上方的区域中扫描所述cw激光束（116）。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，

其中，在所述一组多个单次扫描中，所述单次扫描沿x方向相对于彼此偏移。

6.一种用于将带类型基底（110）高生产量切割成分离的块(118)的切割装置（100），所述装置（100）被配置为执行根据权利要求1至5中的一项所述的方法。

7.根据权利要求6所述的切割装置（100），所述装置（100）包括：

输送器（102），所述输送器（102）用于沿输送路径以输送速度输送所述基底（110）；

激光源（104），所述激光源（104）用于用cw激光束（116）照射所述基底（110）；

2D多边形扫描器（106），所述2D多边形扫描器（106）用于使来自所述激光源（104）的所述cw激光束（116）偏离；

控制器（108），所述控制器（108）用于控制所述2D多边形扫描器（106）的操作；

其中，所述2D多边形扫描器（106）包括：

多边形扫描器（400），所述多边形扫描器（400）包括平行于所述输送路径的旋转轴线，以便使所述cw激光束（116）沿垂直于所述输送路径的y方向偏离，以及

振镜扫描器（402），所述振镜扫描器（402）包括垂直于所述输送路径的旋转轴线，以便使所述cw激光束（116）沿平行于所述输送路径的x方向偏离；

其中，所述2D多边形扫描器（106）和所述控制器（108）配置为使得，在单次扫描中，控制所述2D多边形扫描器（106），使得在所述cw激光束（116）通过所述多边形扫描器（400）沿所述y方向偏离以横穿所述输送路径的同时，所述振镜扫描器（402）使所述cw激光束（116）沿所述x方向偏离以便补偿所述输送速度，使得沿所述基底（110）的表面沿垂直于所述基底（110）的纵向延伸的方向扫描所述cw激光束（116）；并且

其中，为了完成通过所述基底（110）的单个切割（602），执行一组多个重复的单次扫描。

8.根据权利要求7所述的装置（100），

还包括光学器件（408），所述光学器件（408）实施用于焦点调整的z校正，使得当沿弯曲输送路径输送和弯曲所述基底（110）时，所述cw激光束（116）在沿所述x方向以各种取向偏离的同时仍然聚焦到弯曲基底(110)的表面上。

9.根据权利要求7至8中的一项所述的装置（100），

其中，所述输送器（102）包括可旋转跛行轮(114)，并且所述装置（100）配置为使得在围绕所述跛行轮（114）的表层表面弯曲所述基底（110）的同时，用所述cw激光束（116）照射所述基底（110）。

10.根据权利要求9所述的装置（100），

其中，所述跛行轮（114）包括直线凹部(202)，所述直线凹部(202)在所述跛行轮（114）的所述表层表面处沿平行于所述跛行轮（114）的旋转轴线的方向延伸，并且，

其中，所述装置（100）配置为使得，在所述单次扫描期间，控制所述2D多边形扫描器（106），使得沿所述基底（110）的表面在定位在所述凹部（202）中的一个上方的区域中扫描所述cw激光束（116）。

11.根据权利要求7至10中的一项所述的装置（100），

其中，所述控制器（108）控制所述2D多边形扫描器（106），使得在所述一组多个单次扫描中，所述单次扫描沿所述x方向相对于彼此偏移。

12.根据权利要求7至11中的一项所述的装置（100），

其中，所述激光源（104）具有大于一千瓦的cw激光功率。

13.根据权利要求7至12中的一项所述的装置（100），

其中，所述多边形扫描器（400）被配置为沿所述基底（110）的表面沿所述y方向以扫描速度扫描所述cw激光束（116），所述扫描速度是沿所述输送路径输送所述基底（110）的输送速度的至少100倍。

14.根据权利要求6至13中的一项所述的装置（100），其中，所述多边形扫描器（400）包括平行于所述输送路径的旋转轴线，并且所述振镜扫描器（402）包括横向于所述输送路径的枢转轴线。

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