ICLEAN:等离子清洗在锂电池涂覆焊接前及组装制程中的应用

⊙ 图源：Ecoclean

目前锂电池的主要应用领域为电子数码产品、电动车和储能产业。就从电子行业来看，随着电子数码产品向着便携化的方向发展，对电池产品提出了更高的要求，促进电池行业向着能量密度高、容量大、重量轻、循环使用的方向发展。

大体来说，锂电池的生产包括极片制造、电芯制作以及电池组装三部分，在三个制程中增加等离子清洗可以极大提高电池制造工艺水平。

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⊙ 等离子清洗过程 图源：宁德时代

目前，在锂离子电池的生产过程中，阴极极片经过涂布、冷压和分条的工序后，通常会采用激光和溶剂中的其中一种对极片两面的焊接槽进行清洗，使焊接槽保持一定的整洁度，从而保证极片与极耳的焊接效果。但是，按照目前的清洗方式仍存在一定的缺陷：

• 激光清洗：较大功率在激光照射下容易灼伤极片，使铝箔氧化，甚至会穿孔造成透光，因此，导致了清洗区域的阻抗增加以及影响了极片与极耳的焊接效果。

• 溶剂清洗：极片经过冷压工序后，极片与涂层的粘结力增大，焊接槽处的涂层粉料不易擦洗，而且溶剂（如湿式乙醇）的扩散范围广、扩散速度快，在擦洗过程中容易导致清洗焊接槽槽位的尺寸难以控制。

有鉴于此，有必要对现时的电池极片清洗方案进行合理性改进或者替换，以满足实际的生产需求。

等离子清洗优势

等离子清洗是干式清洗，是通过高频高压把压缩空气或者工艺气体激发成等离子体，由等离子体与有机物、微小颗粒发生物理或者化学反应，以达到对物体表面的蚀刻、活化、清洗等目的。

等离子清洗技术是清洗方法中最为彻底的剥离式清洗方式，其最大优势在于清洗后无废液，最大特点是对金属、半导体、氧化物和大多数高分子材料等都能彻底清洗。依靠等离子体中活性粒子的“5种作用”：增强粘接、贴合、焊接、涂覆、绑定、除胶效果。被清除的污染物可能为：有机物、环氧树脂、光刻胶、氧化物、微颗粒污染物等。

⊙ 图源：Plasmatreat

等离子清洗机原理：表面清洗和活化。

等离子体中包括原子、分子、离子、电子、活性基团、激发态原子、活化的分子及自由基，这些粒子的能量和活性很高，其能量足以破坏几乎所有的化学键，能与任何暴露的物体表面引起化学反应，让化学键被打开并结合上改性原子等高活性的物质，使得材料表面亲水性得到极大提高，同时对材料表面的油污等有机大分子新的化学反应，生成气态小分子，例如二氧化碳，水气等气态物质被真空泵抽走，从而达到对材料表面分子级别的清洗。

等离子清洗适用于集成电路引线支架、PCB板盲孔内钻污、锂电池隔膜、电子连接器、音箱配件、特氟龙PTFE料、塑料配件、高分子薄膜、马达电机配件、LCD的ARRAY(玻璃加工)、LCD的CF(玻璃加工)、铝箔、银膜、汽车点火线圈、指纹模组、摄像头模组、耳机振膜、中框、ITO玻璃、蓝宝石衬底等离子清洗改性除静电。

锂电池应用

等离子清洗是一种干式清洗，主要是依靠等离子中活性离子的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。这种方式可以有效地去除电芯极柱端面的污物、粉尘等，为电池焊接提前做准备，以减少焊接的不良品。等离子清洗机可以参与到锂电池流水线上，可与其他自动化设备无缝对接，便于操作和监控。等离子清洗机处理的流程有：

• 电芯上料→极耳整平→等离子清洗→电芯正面→电芯反面→等离子清洗→电芯下料

①电池极片涂覆前等离子清洗

杂质污染物会严重影响电池的电化学性能，因此需要从源头加以控制。锂电池的正负极片是在金属薄带上涂覆锂电池正负极材料而成，金属薄带在涂覆电极材料时，需要对金属薄带进行清洗，金属薄带一般为铝薄或铜薄，等离子能够干净清除这些金属薄上的灰尘、油污、指纹乃至有机硅脱模剂，以避免湿式乙醇清洗对锂电池其他部件造成损伤，保证在过程中的污染物不附着在电芯底部。

②电池焊接前等离子清洗

动力电池组的可靠性要求极高，既要稳定放电，又要保证所有的焊线不脱落，而要保证所有的焊线不脱落，则焊线焊接必须十分可靠。在焊接阶段就要增加附着力，使焊线牢靠。依靠等离子中活性离子的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。在电芯极耳整平后用等离子清洗处理机对极耳表面去除有机物、微小颗粒物等杂质，粗化焊接表面，可以保障极耳焊接的效果良好。

⊙ 常见电池组配置 图源：AMADA

③电池组装过程中等离子清洗

汽车动力锂离子电池电芯处理是生产组装过程中一个重要的环节，电芯处理包括电芯封边以及极耳整平。为了防止锂电池发生安全事故，一般需要对锂电池电芯进行外贴胶处理，以起到绝缘的作用，防止短路的发生以及保护线路、防止刮伤。等离子清洗机对绝缘板、端板进行清洗，清洁电芯表面脏污，粗化电芯表面，提高贴胶或涂胶的附着力。

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本文转自CLEAN工业清洗展官方公众号（icleanexpo），已获得原作者齐道长授权。微信号：xinguang1314

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