一种激光辅助除去动力电池PET蓝膜的方法

技术领域

本发明涉及工业激光加工技术领域，特别涉及一种激光辅助除去动力电池PET蓝膜的方法。

背景技术

近几年来，随着地球环境气候变暖，由此引发的自然灾害日渐增多，减少碳排放、保护地球大气层不受破坏已成为全世界的共识，使用更环保的电动车替代燃油车已成为不可阻挡的时代潮流。在我国，以锂电池为驱动能源的新能源汽车处于主导地位，占据有90％以上的市场份额，尤其是方形动力锂电池占据动力电池70％以上的市场份额，方形动力电池的安全性关系到新能源汽车产业的未来。

为了防止电芯散开，在动力电池制作的过程中都会使用到一种PET蓝膜作为电池之间的绝缘材料，可以起到良好的保护作用，阻隔单个电芯由于各种故障对其他电芯产生影响。方形动力电池的电芯一般都采用胶带包扎，现有包扎方形动力锂电池的胶带一般为单层或多层终止胶带，这种终止胶带的机械强度高，服帖性好，包扎后的锂电池铝壳被牢牢地包裹。然而，因为后续工艺的良率问题，需要将铝壳电池的电芯重新拆解再封装，则需要先去除铝壳电池外包裹的PET蓝膜。但由于PET蓝膜的粘接强度较高，在保证铝壳外表面不受明显损伤的条件下，很难手工撕掉铝壳包裹的PET蓝膜，同时又难以去除残留在铝壳外表的粘接剂，返修效率低下。

目前，处于研究和试产阶段的去除动力电池铝壳外包裹的PET蓝膜的方法主要分为湿法去除和机械法去除。湿法去除PET蓝膜的方法，是将电池包浸泡在温水中一段时间，待蓝膜粘接强度降低后，再辅以人工方法撕掉包裹的PET蓝膜。该方法成本低，但返修效率也很低，而且粘接强度降低有限，撕膜后的残留也较多，需要大量的人工辅助。机械法去除PET蓝膜的方法，通常是用具有高速动能的干冰颗粒冲击爆破铝壳表面包裹的PET蓝膜，直接将PET蓝膜喷射去除。该方法的优点是可以直接将蓝膜去除，减少人工辅助，但缺点是成本极高，粉尘很大不利于环保。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种激光辅助除去动力电池PET蓝膜的方法，以解决现有技术除去动力电池PET蓝膜难度高、效率低、不环保的问题。

为了实现上述目的，本发明提出了一种激光辅助除去动力电池PET蓝膜的方法，包括激光扫描控制的光学振镜二维扫描系统，所述扫描系统包括水平依次相连的振镜、振镜支架和反光模块，所述振镜下方固定安装有F-theta场镜，所述反光模块上固定安装有光纤准直模块，所述光纤准直模块上固定安装有激光器，所述激光器发出的激光经光纤准直模块准直后、能经反光模块反射到振镜中，再由F-theta场镜聚焦至正下方，在F-theta场镜的正下方设置有二维运动平台；

步骤一：将动力电池放入二维运动平台的夹具中，使动力电池的上表面处于激光聚焦的焦点位置；

步骤二：二维运动平台载着动力电池沿X轴或Y轴方向匀速运动，运动行程涵盖整个动力电池的X方向或Y方向长度；同时，扫描系统控制激光光束在动力电池的上表面垂直于动力电池的运动方向做往复周期式扫描运动，扫描长度涵盖整个动力电池对应方向的长度；激光光束每扫描完成一次垂直于动力电池运动方向的单向运动，二维运动平台就载着动力电池沿着X轴或Y轴匀速移动一个聚焦光斑直径的距离，直到涵盖整个动力电池的X方向或Y方向长度，从而通过激光光束的聚焦点完成对动力电池的上表面整体均匀扫描加热，进行激光降解除胶；

步骤三：再次使动力电池的上表面处于激光聚焦的焦点位置，通过二维运动平台载着动力电池沿X轴或Y轴方向匀速运动，运动行程涵盖整个动力电池的X方向或Y方向长度；同时，扫描系统控制激光光束相同于动力电池的运动方向做往复周期式扫描运动，从而在动力电池的上表面沿X轴或Y轴方向形成一条破坏PET蓝膜的直线裂缝；

步骤四：将动力电池换一个PET蓝膜表面朝上，重复上述步骤1—3，完成对动力电池该面的激光降解除胶和划线开缝处理；直至将动力电池的所有PET蓝膜表面均进行了激光降解除胶和划线开缝处理；

步骤五：最后通过人工手动撕掉PET蓝膜。

上述方案中：在激光降解除胶步骤中，二维运动平台载着动力电池沿Y轴方向匀速运动，同时，扫描系统控制激光光束沿X轴方向做往复周期式扫描运动，激光光束每扫描完成一次X轴的单向运动，二维运动平台就载着动力电池沿着Y轴方向匀速移动一个聚焦光斑直径的距离。动力电池的X轴长度小于Y轴长度，所以激光光束沿X轴完成一次单向运动的行程距离相对较短，扫描系统更容易设置，避免由于动力电池的Y轴长度过长，激光光束在Y方向上的最大行程距离不能满足完成一次单向运动。

上述方案中：在划线开缝步骤中，二维运动平台载着动力电池沿X轴方向匀速运动，同时，扫描系统控制激光光束沿X轴方向做往复周期式扫描运动，从而在动力电池的上表面沿X轴方向形成一条破坏PET蓝膜的直线裂缝。动力电池的X轴长度小于Y轴长度，激光光束沿X轴开缝需要的时间更短、成本更低。

上述方案中：所述扫描系统还包括第一风刀和第二风刀，所述第一风刀和第二风刀均通过风刀支架安装在振镜支架下方，所述第一风刀用于向F-theta场镜的镜片表面吹气，避免加工过程中产生的向上飞溅的粉尘附着在F-theta场镜的镜片表面，影响F-theta场镜的光学性能；所述第二风刀用于向动力电池的上表面吹气，避免加工过程中产生的飞溅粉尘掉落在动力电池的表面，影响动力电池的外观和性能。

上述方案中：所述风刀支架为竖向支架，风刀支架的中部设置有横向折弯段，使得风刀支架的下部相对于上部向远离F-theta场镜的一侧偏离，所述第一风刀和第二风刀均安装在风刀支架的下部。风刀支架的下部相对于上部向远离F-theta场镜的一侧偏离，以防止风刀支架与F-theta场镜靠得太近，在安装两风刀时与F-theta场镜发生干涉。

上述方案中：所述第一风刀和第二风刀与风刀支架均为可转动安装，第一风刀位于第二风刀的上方，所述第一风刀的出风口能旋转至对准F-theta场镜的镜片表面，所述第二风刀的出风口能旋转至对准动力电池的上表面。两风刀的出风口调节方便，可根据需要旋转方向。

上述方案中：当动力电池放入在二维运动平台的夹具中时，所述风刀支架的底部高度高于动力电池的上表面高度。防止风刀支架与动力电池的运动轨迹发生干涉。

本发明的有益效果是：通过高能脉冲激光，快速扫描动力电池铝壳表面包裹的PET蓝膜，使PET蓝膜在瞬时的高温下快速降解粘接剂的粘接强度，并通过激光在PET蓝膜上划出一条裂缝作为起撕点，再辅以人工方法撕掉粘接强度很低的PET蓝膜；该方法去除效果良好，对动力电池铝壳表面没有明显损伤，生产效率也较高，而且不会破坏环境。

附图说明

图1是激光扫描控制的光学振镜二维扫描系统的结构示意图。

图2是动力电池的结构示意图。

具体实施方式

如图1—2所示，一种激光扫描控制的光学振镜二维扫描系统，主要由水平依次相连的振镜1、振镜支架2和反光模块3组成，反光模块3具体可以为45°反光模块，振镜1由两个独立正交旋转的镜片组成，可将激光光束按指向性传输方向进行二维扫描。振镜1下方固定安装有F-theta场镜4，反光模块3上固定安装有光纤准直模块5，光纤准直模块5上固定安装有激光器6。

激光器6发出的激光经光纤准直模块5准直后、能经反光模块3反射到振镜1中，再由F-theta场镜4聚焦至正下方，在F-theta场镜4的正下方设置有二维运动平台。

一种激光辅助除去动力电池PET蓝膜的方法，具体由以下步骤组成：

步骤一：将动力电池7放入二维运动平台的夹具中，使动力电池7的上表面处于激光聚焦的焦点位置。

步骤二：二维运动平台载着动力电池7沿X轴或Y轴方向匀速运动，运动行程涵盖整个动力电池7的X方向或Y方向长度；同时，扫描系统控制激光光束在动力电池7的上表面垂直于动力电池7的运动方向做往复周期式扫描运动，扫描长度涵盖整个动力电池7对应方向的长度。激光光束每扫描完成一次垂直于动力电池7运动方向的单向运动，二维运动平台就载着动力电池7沿着X轴或Y轴匀速移动一个聚焦光斑直径的距离，直到涵盖整个动力电池7的X方向或Y方向长度，从而通过激光光束的聚焦点完成对动力电池7的上表面整体均匀扫描加热，进行激光降解除胶。

步骤三：再次使动力电池7的上表面处于激光聚焦的焦点位置，通过二维运动平台载着动力电池7沿X轴或Y轴方向匀速运动，运动行程涵盖整个动力电池7的X方向或Y方向长度。同时，扫描系统控制激光光束相同于动力电池7的运动方向做往复周期式扫描运动，从而在动力电池7的上表面沿X轴或Y轴方向形成一条破坏PET蓝膜的直线裂缝。

步骤四：将动力电池7换一个PET蓝膜表面朝上，重复上述步骤1—3，完成对动力电池7该面的激光降解除胶和划线开缝处理，直至将动力电池7的所有PET蓝膜表面均进行了激光降解除胶和划线开缝处理。

步骤五：最后通过人工手动撕掉PET蓝膜。

最好是，在激光降解除胶步骤中，二维运动平台载着动力电池7沿Y轴方向匀速运动，同时，扫描系统控制激光光束沿X轴方向做往复周期式扫描运动，激光光束每扫描完成一次X轴的单向运动，二维运动平台就载着动力电池7沿着Y轴方向匀速移动一个聚焦光斑直径的距离。动力电池7的X轴长度小于Y轴长度，所以激光光束沿X轴完成一次单向运动的行程距离相对较短，扫描系统更容易设置，避免由于动力电池7的Y轴长度过长，激光光束在Y方向上的最大行程距离不能满足完成一次单向运动。

最好是，在划线开缝步骤中，二维运动平台载着动力电池7沿X轴方向匀速运动，同时，扫描系统控制激光光束沿X轴方向做往复周期式扫描运动，从而在动力电池7的上表面沿X轴方向形成一条破坏PET蓝膜的直线裂缝。动力电池7的X轴长度小于Y轴长度，激光光束沿X轴开缝需要的时间更短、成本更低。

最好是，扫描系统还包括第一风刀8和第二风刀9，第一风刀8和第二风刀9均通过风刀支架10安装在振镜支架2下方，第一风刀8用于向F-theta场镜4的镜片表面吹气，避免加工过程中产生的向上飞溅的粉尘附着在F-theta场镜4的镜片表面，影响F-theta场镜4的光学性能；第二风刀9用于向动力电池7的上表面吹气，避免加工过程中产生的飞溅粉尘掉落在动力电池7的表面，影响动力电池7的外观和性能。

最好是，风刀支架10为竖向支架，风刀支架10的中部设置有横向折弯段101，使得风刀支架10的下部相对于上部向远离F-theta场镜4的一侧偏离，第一风刀8和第二风刀9均安装在风刀支架10的下部。风刀支架10的下部相对于上部向远离F-theta场镜4的一侧偏离，以防止风刀支架10与F-theta场镜4靠得太近，在安装两风刀时与F-theta场镜4发生干涉。

最好是，第一风刀8和第二风刀9与风刀支架10均为可转动安装，第一风刀8位于第二风刀9的上方，第一风刀8的出风口能旋转至对准F-theta场镜4的镜片表面，第二风刀9的出风口能旋转至对准动力电池7的上表面。两风刀的出风口调节方便，可根据需要旋转方向。

最好是，当动力电池7放入在二维运动平台的夹具中时，风刀支架10的底部高度高于动力电池7的上表面高度。防止风刀支架10与动力电池7的运动轨迹发生干涉。

最好是，振镜1扫描线速度大于8000mm/s，扫描系统能快速完成扫描，提高工作效率。