CN207888090U - 集流体激光打孔设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及打孔技术领域，尤其涉及一种集流体激光打孔设备。其包括集流体传送机构及激光打孔机构，激光打孔机构用于对由集流体传送机构传送的集流体进行激光打孔，激光打孔机构包括激光发生器、多面转镜及聚焦镜，激光发生器设置成所产生的激光脉冲依次经过多面转镜反射并由聚焦镜聚焦后射出到集流体从而在集流体上形成贯通孔。该技术方案能够实现高频率高密度打孔。

Description

集流体激光打孔设备

技术领域

本申请涉及打孔技术领域，尤其涉及一种集流体激光打孔设备。

背景技术

随着移动终端、电动汽车的规模不断扩大，在庞大电池基数下电池坏品数量也在随之增多，电池的安全性能愈发重要，因此急需开发能够抵抗各种破坏而不发生爆炸起火的电池。

为了提高电池的安全性能，现提出了一种复合集流体，该复合集流体包括绝缘层及覆盖在绝缘层上的导电层，另外，为了提高绝缘层与导电层之间的粘接力，改善穿钉实验时集流体产生的毛刺大小，提高电池的安全性能，需要在集流体上打大量的贯通孔。

目前市场上集流体打孔的方式主要为机械打孔，但这种打孔方式打出的孔孔径过大，且打孔速度过慢，导致工时增加，成本增加。

实用新型内容

本申请提供了一种集流体激光打孔设备，能够实现高频率高密度打孔。

本申请提供了一种集流体激光打孔设备，其包括：

集流体传送机构；

激光打孔机构，所述激光打孔机构用于对由所述集流体传送机构传送的集流体进行激光打孔，

所述激光打孔机构包括激光发生器、多面转镜及聚焦镜，所述激光发生器设置成所产生的激光脉冲依次经过所述多面转镜反射并由所述聚焦镜聚焦后射出到集流体从而在所述集流体上形成贯通孔。

优选地，所述聚焦镜设置成在所述集流体上形成直径为5um～100um的光斑。

优选地，所述激光打孔机构设置有多台，各所述激光打孔机构沿所述集流体的宽度方向并排设置。

优选地，所述激光打孔机构设置有多台，多个所述激光打孔机构呈多排分布，各排所述激光打孔机构沿集流体传送方向交错设置。

优选地，还包括打孔除尘机构，所述打孔除尘机构包括第一抽风组件，所述第一抽风组件与所述聚焦镜之间形成集流体容纳通道。

优选地，所述第一抽风组件的抽风方向与所述聚焦镜的出光方向平行。

优选地，所述打孔除尘机构还包括第二抽风组件，所述第二抽风组件与所述第一抽风组件位于所述集流体容纳通道的相对两侧。

优选地，所述第二抽风组件的抽风方向相对于所述聚焦镜的出光方向倾斜。

优选地，所述打孔除尘机构还包括静电消除装置，所述静电消除装置与所述第一抽风组件位于所述集流体容纳通道的相对两侧。

优选地，还包括过程除尘机构，在集流体传送路径上，所述过程除尘机构位于所述激光打孔机构的下游。

优选地，所述过程除尘机构包括：

具有容纳腔的壳体，所述壳体上开设有与所述容纳腔连通的集流体进口、集流体出口及粉尘排出口；

辅助静电消除装置，所述辅助静电消除装置设置在所述集流体进口处；

毛刷辊，所述毛刷辊位于所述壳体内，且所述毛刷辊设置成向所述集流体施加扫刷力。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的集流体激光打孔设备，在使用时，激光发生器所产生的激光脉冲射出到多面转镜的反射面上，然后经该反射面反射到聚焦镜处并由聚焦镜聚焦后射出到由集流体传送机构连续传送的集流体上，使得集流体的局部汽化，从而形成贯通孔。本申请中，由于多面转镜可在电动机的驱动下实现高速旋转，因此，激光打孔机构采用多面转镜对激光发生器所产生的高频高功率的激光脉冲进行扫描，可实现大角度、高速度的激光脉冲扫描，其中，多面转镜的旋转速度越高，单位时间内多面转镜扫描的激光脉冲越多，因此，在集流体的宽度方向上形成的贯通孔就越多，也就是说，通过高速旋转的多面转镜与高频率的激光发生器配合，可实现高频率高密度打孔，从而提高了集流体激光打孔设备的打孔效率及打孔质量。另外，多面转镜反射的激光脉冲经由聚焦镜聚焦至集流体上，由于经聚焦镜聚焦后的激光光斑较小，因此，可在集流体上打出较小孔径的贯通孔。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请一个实施例所提供的集流体激光打孔设备的示意图；

图2为本申请另一个实施例所提供的集流体激光打孔设备的示意图；

图3为本申请再一个实施例所提供的集流体激光打孔设备的示意图。

附图标记：

10-集流体放卷装置；

11-接料平台；

12-纠偏传感器；

13-过辊；

14-张力辊；

15-收卷辊；

16-压带；

17-收卷压辊；

18-收卷固定辊；

19-激光打孔机构；

190-激光发生器；

191-多面转镜；

192-聚焦镜；

20-打孔除尘机构；

200-第一抽风组件；

201-第二抽风组件；

202-静电消除装置；

203-第一抽风罩；

204-第二抽风罩；

21-过程除尘机构；

210-壳体；

211-辅助静电消除装置；

212-毛刷辊；

213-抽风口；

22-线阵相机；

220-相机主体；

221-光源。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

本申请实施例提供了一种集流体激光打孔设备，用于对集流体进行打孔。

如图1至图3所示，集流体激光打孔设备包括集流体传送机构及激光打孔机构19，集流体传送机构用于实现集流体的连续传送，而激光打孔机构19用于对由集流体传送机构传送的集流体进行激光打孔。

如图2所示，集流体传送机构包括集流体放卷装置10、接料平台11、纠偏传感器12、过辊13、张力辊14及集流体收卷装置。其中，集流体放卷装置10用于放送待打孔的集流体；接料平台11设置在集流体放卷装置10的下游，以在集流体断带及换卷的时候方便接带；纠偏传感器12设置有至少一个，该纠偏传感器12负责在集流体传送过程中对集流体进行纠偏校正，以保证集流体的稳定传送；过辊13设置有多个，各过辊13不仅起到支撑集流体的作用，而且还起到导向的作用，保证集流体按照指定的传送路径进行走带；张力辊14设置有至少一个，用于测量集流体传送过程中的张力，并将测量的张力反馈至控制系统，该控制系统可根据测量的张力控制集流体放卷装置10的放卷速度或集流体收卷装置的收卷速度；集流体收卷装置用于实现集流体的收卷。

具体地，如图2所示，该集流体收卷装置包括收卷辊15、压带16、收卷压辊17及收卷固定辊18。该收卷辊15用于实现集流体的收卷；而压带16在集流体正常生产时不动作，在停机换卷时把集流体压紧在邻近收卷辊15的过辊13上，以限制集流体移动，该压带16的动力来源优选气缸，操作方便；收卷固定辊18固定在墙体或机体上，且收卷压辊17与收卷固定辊18连接，并可围绕收卷固定辊18转动，收卷压辊17在集流体正常生产时压在收卷辊15收卷的集流体上，防止收卷的集流体打皱，并且可以随收卷卷径变动而移动位置，其中，该收卷压辊17还可与升降气缸连接，该升降气缸可驱动收卷压辊17升降运动，避免收卷辊15换卷时，收卷压辊17与其它结构发生干涉的情况。

如图1至图3所示，激光打孔机构19包括激光发生器190、多面转镜191及聚焦镜192，激光发生器190设置成所产生的激光脉冲(如图1中所示的B处)依次经过多面转镜191反射并由聚焦镜192聚焦后射出到集流体从而在集流体上形成贯通孔。也就是说，在使用时，激光发生器190所产生的激光脉冲射出到多面转镜191的反射面上，然后经该反射面反射到聚焦镜192处并由聚焦镜192聚焦后射出到由集流体传送机构连续传送的集流体上，使得集流体的局部汽化，从而形成贯通孔。

本实施例中，由于多面转镜191可在电动机的驱动下实现高速旋转，因此，激光打孔机构19采用多面转镜191对激光发生器190所产生的高频高功率的激光脉冲进行扫描，可实现大角度、高速度的激光脉冲扫描，其中，多面转镜191的旋转速度越高，单位时间内多面转镜191扫描的激光脉冲越多，因此，在集流体的宽度方向上形成的贯通孔就越多，也就是说，通过高速旋转的多面转镜191与高频率的激光发生器190配合，可实现高频率高密度打孔，从而提高了集流体激光打孔设备的打孔效率及打孔质量，降低成本。

需要说明的是，激光发生器190可以为紫外激光发生器、二氧化碳激光发生器、光纤激光发生器、皮秒激光发生器等，优选紫外激光发生器或光纤激光发生器，结构简单，体积小，且激光脉冲的质量好，转换效率高。

另外，激光发生器190所产生的激光脉冲的光斑的直径通常约为5mm～10mm，由于多面转镜191仅用来改变激光脉冲的路径，对激光脉冲的光斑的直径并不影响，因此，激光发生器190所产生的激光脉冲经多面转镜191后光斑的直径不变，如果不经过聚焦镜192聚焦而直接射到集流体上，由于激光脉冲的光斑直径较大，导致在集流体上打出的贯通孔的孔径也较大，从而导致集流体的结构强度降低，且在后续涂布活性物质的过程中容易导致活性物质落料，不利于集流体后续加工。另外，由于激光脉冲的光斑直径较大，不利于集流体的局部汽化，需要较长的时间对集流体进行打孔，降低了打孔效率。因此，通过设置聚焦镜192，使得多面转镜191反射的激光脉冲经由聚焦镜192聚焦，以减小射到集流体上的激光脉冲的光斑的直径，由于经聚焦镜192聚焦后的激光光斑的直径变小，因此，可在集流体上打出较小孔径的贯通孔，以提高集流体的结构强度，并且缓解在后续涂布活性物质的过程中活性物质容易落料的情况，以及提高了集流体的局部汽化效率，即：提高了打孔效率。

优选地，上述聚焦镜192可设置成在集流体上形成直径为5um～100um的光斑，该聚焦镜192优选焦距为270mm、254mm、180mm的聚焦镜192，以使集流体上形成的贯通孔的孔径能够在20um～50um的范围内，从而进一步提高集流体的结构强度，并且缓解在后续涂布活性物质的过程中活性物质容易落料的情况。需要说明的是，该激光脉冲的光斑直径大于打出的贯通孔的孔径，该激光脉冲的光斑直径与贯通孔的孔径的比值具体视聚焦镜192的规格而定。

其中，为了保证本实施例中的激光打孔机构19的打孔稳定性，可将激光打孔机构19的打孔幅宽控制在50mm～250mm的范围内，也就是说，单台激光打孔机构19可对幅宽约为50mm～250mm的集流体进行打孔，为了满足对更大幅宽的集流体(例如，集流体的幅宽为1000mm)进行打孔，本实施例的集流体激光打孔设备中的激光打孔机构19需设置多台。

一个可选地实施例中，如图1所示，激光打孔机构19设置有多台，各激光打孔机构19沿集流体的宽度方向并排设置，在保证总打孔幅宽的同时，可降低各激光打孔机构19之间的布置难度，从而可提高集流体激光打孔设备的组装效率。

另一个可选地实施例中，如图2和图3所示，激光打孔机构19设置有多台，多个激光打孔机构19呈多排分布，各排激光打孔机构19沿集流体传送方向交错设置，由于多面转镜191的轴向宽度通常在250mm～300mm的范围内，比单台激光打孔机构19的打孔幅宽大，因此，通过将多个激光打孔机构19呈多排分布，且将各排激光打孔机构19沿集流体传送方向交错设置，在保证总打孔幅宽的同时，还可提高空间利用率，减小集流体激光打孔设备在集流体的宽度方向上的占用面积。

其中，如图2所示，一种实施例中，各排激光打孔机构19的排布方向为竖直方向，该竖直方向为集流体的重力方向，如图2中所示的Y方向，这样设计可提高竖直方向上的空间利用率，减小集流体激光打孔设备在竖直方向上的占用面积。

另外，如图3所示，另一种实施例中，各排激光打孔机构19的排布方向为水平方向，该水平方向为与集流体的重力方向垂直的方向，如图3中所示的X方向，这样设计可缓解在激光打孔机构19打孔后，废料在自身重力作用下落到已经完成打孔的集流体上的情况，减少打孔后的集流体上的粉尘，从而缓解这些粉尘在后续制作电池时刺破隔离膜导致电池失效或爆炸的情况，提高集流体的使用安全性。

在本申请的一个实施例中，如图2和图3所示，集流体激光打孔设备还包括打孔除尘机构20，打孔除尘机构20包括第一抽风组件200，且第一抽风组件200与聚焦镜192之间形成集流体容纳通道，当集流体传送至该集流体容纳通道时，激光打孔机构19可对集流体进行打孔，同时第一抽风组件200可直接将打孔过程中产生的粉尘抽走，以有效减少集流体上粘附的粉尘数量，从而可提高集流体的使用安全性。

优选地，第一抽风组件200的抽风方向与聚焦镜192的出光方向平行，这样设计可使第一抽风组件200施加的抽力直接作用到形成的贯通孔处，使得贯通孔内的废料及贯通孔背离聚焦镜192的一侧的边缘处的粉尘被直接抽走，以提高除尘效率。

由于在使用激光打孔机构19对集流体进行打孔时，贯通孔处朝向聚焦镜192的一侧的边缘处也会粘附一些粉尘，因此，为了减小集流体上粘附的粉尘数量，该打孔除尘机构20还可包括第二抽风组件201，第二抽风组件201与第一抽风组件200位于集流体容纳通道的相对两侧，该第二抽风组件201可对贯通孔处朝向聚焦镜192的一侧的边缘处施加抽力，使得贯通孔朝向聚焦镜192的一侧的边缘处的粉尘被直接抽走，以提高除尘效率。

优选地，第二抽风组件201的抽风方向相对于聚焦镜192的出光方向倾斜，这样设计可避免第二抽风组件201阻碍激光打孔机构19工作，同时还可降低第二抽风组件201对贯通孔内的废料施加的抽力，使得第二抽风组件201对贯通孔内的废料的抽力小于第一抽风组件200对贯通孔内的废料的抽力，从而使得贯通孔内的废料能够顺利被第一抽风组件200抽走，继而提高贯通孔内的废料的除尘效果。

由于在使用激光打孔机构19对集流体打孔后，产生的粉尘与贯通孔的边缘处均具有静电，从而使得部分粉尘吸附在贯通孔的边缘上，不易被清除，因此，为了提高除尘效果，该打孔除尘机构20还包括静电消除装置202，静电消除装置202与第一抽风组件200位于集流体容纳通道的相对两侧，该静电消除装置202可为离子风棒，该离子风棒中有5.6kV～10kV的高压电场，该离子风棒可使空气通过此高压电场被电离，变成含正、负离子的气体，然后将这些带有离子的气体吹到粘附有粉尘的集流体上，把粉尘上的静电中和，使得粉尘脱离集流体，然后被第二抽风组件201抽走，大大提高了打孔除尘机构20的除尘效果。

需要说明的是，上述提到的贯通孔的边缘处为集流体上靠近贯通孔的部位。

可选地，如图3所示，打孔除尘机构20还可包括第一抽风罩203及第二抽风罩204，该第一抽风罩203及第二抽风罩204分别与第一抽风组件200及第二抽风组件201相配合，以保证第一抽风组件200及第二抽风组件201的抽风空间，保证粉尘能够按照设定的抽风路径被顺利抽走，提高除尘过程中的稳定性。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，该集流体激光打孔设备还可包括过程除尘机构21，在集流体传送路径上，过程除尘机构21位于激光打孔机构19的下游，该过程除尘机构21可把贯通孔处未除尽的粉尘清除干净，以进一步提高除尘效果。

优选地，如图2所示，过程除尘机构21包括具有容纳腔的壳体210、辅助静电消除装置211及毛刷辊212，壳体210上开设有与容纳腔连通的集流体进口、集流体出口及粉尘排出口，毛刷辊212位于壳体210内，且毛刷辊212设置成向集流体施加扫刷力。具体地，打孔后的集流体可经过集流体进口进入到容纳腔内并经位于壳体210内的毛刷辊212进行扫刷，以对打孔后的集流体进行进一步清除，提高除尘效果，然后除尘后的集流体再通过集流体出口从容纳腔中出来，并由集流体收卷装置进行收卷。

本实施例中，通过将毛刷辊212设置在壳体210内，以防止毛刷辊212清扫下来的粉尘外泄而污染环境情况，其中，该壳体210还可设置抽风口213，该抽风口213可向壳体210的容纳腔内施加抽力，以将毛刷辊212扫刷下来的粉尘抽至指定位置处，避免毛刷辊212扫下来的粉尘二次污染集流体，从而可提高除尘效果。

其中，辅助静电消除装置211设置在集流体进口处，该辅助静电消除装置211与上述静电消除装置202的工作原理相同，通过将辅助静电消除装置211设置在集流体进口处，可使集流体进入容纳腔内时，粘附在集流体上的粉尘能够与集流体分离，以便于后续毛刷辊212进行清除，提高了除尘效率及除尘效果。

需要说明的是，该集流体激光打孔设备还可包括密封壳，该密封壳如图2中A处的虚线所示，以将激光打孔机构19、打孔除尘机构20及过程除尘机构21密封在其内部，防止粉尘外泄。

基于上述结构，如图2所示，本实施例中的集流体激光打孔设备还可包括监控装置，该监控装置用于测量各贯通孔的孔径及各贯通孔之间的间距，即：监控生产质量，该监控装置优选线阵相机22。该线阵相机22包括相机主体220及光源221，该光源221用于对相机主体220摄像进行补光，以提高摄像效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种集流体激光打孔设备，其特征在于，包括：

集流体传送机构；

激光打孔机构，所述激光打孔机构用于对由所述集流体传送机构传送的集流体进行激光打孔，

所述激光打孔机构包括激光发生器、多面转镜及聚焦镜，所述激光发生器设置成所产生的激光脉冲依次经过所述多面转镜反射并由所述聚焦镜聚焦后射出到集流体从而在所述集流体上形成贯通孔。

2.根据权利要求1所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，所述聚焦镜设置成在所述集流体上形成直径为5um～100um的光斑。

3.根据权利要求1所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，所述激光打孔机构设置有多台，各所述激光打孔机构沿所述集流体的宽度方向并排设置。

4.根据权利要求1所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，所述激光打孔机构设置有多台，多个所述激光打孔机构呈多排分布，各排所述激光打孔机构沿集流体传送方向交错设置。

5.根据权利要求1所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，还包括打孔除尘机构，所述打孔除尘机构包括第一抽风组件，所述第一抽风组件与所述聚焦镜之间形成集流体容纳通道。

6.根据权利要求5所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，所述第一抽风组件的抽风方向与所述聚焦镜的出光方向平行。

7.根据权利要求5所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，所述打孔除尘机构还包括第二抽风组件，所述第二抽风组件与所述第一抽风组件位于所述集流体容纳通道的相对两侧。

8.根据权利要求7所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，所述第二抽风组件的抽风方向相对于所述聚焦镜的出光方向倾斜。

9.根据权利要求7所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，所述打孔除尘机构还包括静电消除装置，所述静电消除装置与所述第一抽风组件位于所述集流体容纳通道的相对两侧。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，还包括过程除尘机构，在集流体传送路径上，所述过程除尘机构位于所述激光打孔机构的下游。

11.根据权利要求10所述的集流体激光打孔设备，其特征在于，所述过程除尘机构包括：

具有容纳腔的壳体，所述壳体上开设有与所述容纳腔连通的集流体进口、集流体出口及粉尘排出口；

辅助静电消除装置，所述辅助静电消除装置设置在所述集流体进口处；

毛刷辊，所述毛刷辊位于所述壳体内，且所述毛刷辊设置成向所述集流体施加扫刷力。