JP2016505384A - レーザを用いた正極カッティング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
W0である、二つの地点の間の距離を焦点深度(Depth of Focus)という。焦点深度内のレーザビームである焦点スポット内にカッティング対象物が位置してこそ、十分なエネルギーでカッティングができ、焦点スポットを外れるようになれば、レーザビームのエネルギー量が著しく下落するため、カッティング対象物が不完全にカッティングされるか、カッティング品質が不良になる。
前記数学式1及び2の関係から、下記の数学式3([数3]と表示)が導出される。
先ず、以下の<表1>は集束レンズ15の焦点距離が254mmで、レーザビームのスポットサイズが45μmであるとき、各実験条件を変化させながら正極をカッティングした結果を示す。
前記<表1>を参照すれば、レーザビームの周波数が35kHz、焦点スポットのエネルギー密度が35.9J/cm2時と、レーザビームの周波数が50kHz、焦点スポットのエネルギー密度が25.2J/cm2時に、全て正極の活物質未コーティング部をカッティングすることができ、正極のカッティング速度が100mm/s時はもちろん、150mm/sになる時までも活物質未コーティング部をカッティングすることができた。
次に、以下の<表2>は、集束レンズ15の焦点距離が163mmで、レーザビームのスポットサイズが29μmであるとき、各実験条件を変化させながら正極をカッティングした結果を示す。
前記<表2>を参照すれば、レーザビームの周波数が35kHz、50kHz、75kHz時、また、焦点スポットのエネルギー密度が、86.5J/cm2、60.6J/cm2、40.4J/cm2時は、正極のカッティング速度が100mm/s時はもちろん、220mm/sになる時までも正極シート3の活物質コーティング部と活物質未コーティング部を全てカッティングすることができた。但し、正極のカッティング速度が260mm/s時は、活物質コーティング部は切断されなかったが、正極のカッティング速度が敢えて260mm/sに至らなくとも市販のための十分な正極板の収率を達成することができる。
Claims (14)
- レーザビームを放出するレーザ発振器;及び
正極シートをカッティングするために前記レーザ発振器から放出された前記レーザビームを集束して前記正極シートに照射する集束レンズ;を備え、
前記正極シートの表面に照射されるレーザビームの焦点スポットのサイズは10〜50μmであり、前記焦点スポットにおけるエネルギー密度は25J/cm2以上であることを特徴とするレーザを用いた正極カッティング装置。 - 前記レーザビームの周波数は、35〜300kHzであることを特徴とする請求項1に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
- 前記レーザ発振器の出力は、20W〜500Wであることを特徴とする請求項1に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
- 前記レーザは、その品質を表す変数であるビームモードパラメータの値(M2)が1〜2.0であることを特徴とする請求項1に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
- 前記集束レンズの焦点距離は、100mm〜300mmであることを特徴とする請求項1に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
- 前記正極シートを解くアンワインダー;及び
前記アンワインダーから離隔されたまま配置され、前記アンワインダーから解ける前記正極シートを巻き返すワインダー;をさらに備え、
前記集束レンズは、前記正極シートのうち前記アンワインダーと前記ワインダーとの間に跨っている区間である懸垂区間に前記レーザビームを照射することを特徴とする請求項1に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。 - 前記正極シートの懸垂区間のうち集束されたレーザが照射される領域の垂れを抑制するために、前記懸垂区間の少なくとも一部区間を支持するシートガイドをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
- 前記シートガイドは、
前記正極シートの懸垂区間の両面のうち垂れる方向側の面である第1面を支える第1ガイドと、前記正極シートの懸垂区間の両面のうち垂れる方向の反対方向に前記正極シートの懸垂区間が揺動することを抑制するために、前記懸垂区間の第2面と離隔されたまま、前記第2面の側に配置される第2ガイドとを有することを特徴とする請求項7に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。 - 前記第1ガイドと前記第2ガイドとの間の間隔は、0.5mm〜2mmであることを特徴とする請求項8に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
- 前記レーザ発振器と前記集束レンズまで続く光路上に配置され、前記集束レンズによって集束されたレーザビームの焦点スポットを、前記正極シートの表面上の所望の位置に動くことができるように、直交座標系をなす第1軸と第2軸を基準にそれぞれ回動可能な第1ミラーと、第2ミラーをさらに備えることを特徴とする請求項6に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
- 前記光路上に配置され、且つ前記第1ミラーと前記第2ミラーより前記レーザ発振器に近く位置し、前記レーザ発振器から放出されたレーザビームの光幅を調節する光幅調節機をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
- 前記光幅調節機は、第1レンズと、前記第1レンズより前記レーザ発振器からさらに遠い所に位置する第2レンズとを備え、
前記集束レンズを通過して集束されたレーザビームの焦点スポットと前記正極シートとの相互間の距離調節のために、前記第1レンズと前記第2レンズとの間の距離調節構造が形成されたことを特徴とする請求項11に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。 - 前記レーザは、パルス変調が可能なDPSSレーザであることを特徴とする請求項1に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
- 前記レーザは、ファイバーレーザであることを特徴とする請求項1に記載のレーザを用いた正極カッティング装置。
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