需要快速而輕柔地加工高敏感材料時，超短脈衝(chong) （USP）激光器就會(hui) “發光”。位於(yu) 德國亞(ya) 琛的弗勞恩霍夫激光技術研究所的研究人員開發出了一種快速、可靠、無損的方法，用超短脈衝(chong) 激光束燒蝕鋰離子電池的陽極材料。這種以激光燒蝕技術暴露電接觸點的方法被稱為(wei) “激光對中”。

快速、溫和又可靠：德國弗勞恩霍夫激光技術研究所提出了一個(ge) 定製流程，能夠以高達 1760 立方毫米 / 分鍾的速度令極薄銅箔上的陽極材料 燒蝕剝落，通過使用強大的超短脈衝(chong) （USP）激光器令電接觸點的表麵暴露。（圖源：弗勞恩霍夫激光技術研究所）

生產(chan) 不同電極更靈活的方法

鋰離子電池不僅(jin) 是電動汽車的必需品，它們(men) 還能為(wei) 平板電腦和智能手機等消費電子設備供電。在一條生產(chan) 線上生產(chan) 各式各樣的電池，對電池廠商來說是一個(ge) 巨大的技術挑戰。更重要的是，與(yu) 以往任何時候相比，現在必須更有成效地完成這項工作。在金屬基材箔上塗覆活性材料是生產(chan) 過程中的一個(ge) 關(guan) 鍵步驟。這種塗層隻有薄薄的一層，塗在隻有幾微米厚的銅箔或鋁箔上。金屬箔的指定區域必須保持沒有塗層的狀態，以實現電極的電接觸。為(wei) 了對上這些接觸點，必須不停地中斷並反複重新啟動塗覆流程。

需要一個(ge) 快速流程以加快電極生產(chan)

新應用的出現及市場滲透，推動了對尺寸和形狀日益多樣化的鋰離子電池的需求，令這一技術挑戰變得更為(wei) 嚴(yan) 峻。電極生產(chan) 線必須快速、靈活才能應對這一挑戰。隻在金屬箔表麵塗上塗層是一件非常複雜的事情，所以就有了一種解決(jue) 方案⸺索性塗上整個(ge) 表麵，然後用激光束照射需要電接觸的區域，令那裏的塗層剝落。

“生產(chan) 線上的傳(chuan) 送帶一般運行速度在60米/分鍾左右，”弗勞恩霍夫激光技術研究所微納米結構小組研究員KarstenLange博士說，“過去，用激光燒蝕這些區域均告失敗，因為(wei) 部分燒蝕流程缺乏生產(chan) 效率。另一個(ge) 原因就是激光燒蝕質量沒達到接觸點易於(yu) 焊接這個(ge) 高標準。”

新的超短脈衝(chong) （USP）激光工藝快速、溫和又精確

讓這種工藝更難成功的還有個(ge) 因素，就是基板箔非常薄⸺通常在6~15微米之間。這就是為(wei) 什麽(me) 激光工藝必須以一種高效的方式暴露接觸點，而不留下任何殘留物，也不能損壞脆弱的基片箔。考慮到這些要求，弗勞恩霍夫激光技術研究所選擇了一種強大的USP激光器。Lange博士說：“我們(men) 所麵臨(lin) 的挑戰是，要在不留下任何殘留物的情況下一次性去除整個(ge) 活性材料層，同時又不損壞薄薄的金屬箔。我們(men) 所開發的工藝能夠使用超短脈衝(chong) 激光（USP）從(cong) 10微米薄的銅箔上去除石墨陽極材料，速度達到1760立方毫米/分鍾，而不會(hui) 損壞它。”在不久的將來，通過使用新一代多千瓦輸出功率的超快激光係統，將有可能進一步推動燒蝕速度。目前弗勞恩霍夫先進光子源（CAPS）項目正在開發該係統。

尋求進一步發展的合作夥(huo) 伴

激光燒蝕的優(you) 點現在已經通過了實驗室驗證階段，弗勞恩霍夫激光技術研究所期待進一步的研發，使其能夠獲得量產(chan) 。“因此，我們(men) 最近安裝了一個(ge) 集成到卷對卷係統的高功率超短脈衝(chong) （USP）激光係統，這樣我們(men) 就有機會(hui) 研究連續流程中的激光燒蝕技術了。”Lange博士說，“我們(men) 正在尋找合作夥(huo) 伴，以進一步研究超短脈衝(chong) （USP)激光燒蝕技術在某個(ge) 行業(ye) 或研究項目上的應用。”