一种铜箔激光开孔系统及开孔工艺的制作方法

本发明涉及激光制造与加工领域，尤其涉及一种激光开孔铜箔过程中的冷却设施及冷却方法。

背景技术：

目前在锂电领域随着对锂电池的深入研究和要求的进一步提高，对高性能多孔铜箔的需求也随之增长，多孔铜箔可以一定程度上降低锂离子电池的重量，并且提高对负极材料的粘附性和负载更多的负极材料。

现在市面上的多孔铜箔仍以激光打孔为主，激光打孔具有尺寸精确、孔排列便于控制等特点。但是激光打孔仍有一些不足，比如激光在打孔过程中造成的高温，会使孔的边缘产生翘曲，从而对性能造成不良影响；另外其产生的高温也使铜箔在传送、卷曲过程中遇到空气时容易被氧化，对导电性和粘附性产生不利影响。

水由于其较大的比热容和可广泛获取的特点，成为广泛应用的加工冷却剂，如果将水冷与激光开孔结合起来，可以有效消除激光高温所带来的不利影响。

技术实现要素：

针对现有铜箔激光开孔技术中的不足，本发明拟提出一种激光开孔的水冷方法及带水冷系统的铜箔激光开孔系统，利用较为平稳的水流对铜箔进行有效的降温。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种铜箔激光开孔系统，该铜箔激光开孔系统包括激光打孔装置、水冷装置、铜箔传输机构；其中水冷装置包含连通器、水冷箱以及水泵；铜箔传输机构包括至少两个设置于同一水平面的转轴轮；转轴轮设置于水冷箱内，激光打孔装置设置于水冷箱上方；水冷箱上方为敞口，连通器和水泵分别联接水冷箱，连通器用来保持水冷箱内水面高度的平稳，水泵用于在激光进行打孔期间使水冷箱内的水以一定速度平稳流动。工作时，铜箔经水冷箱上方敞口被运送至水冷箱，在水冷箱内通过转轴轮定位，经位于水冷箱上方的激光打孔装置完成铜箔的激光开孔后，通过转轴轮将开孔后的铜箔传送出水冷箱。

应用本发明的上述铜箔激光开孔系统，对铜箔进行激光打孔。

步骤1：在水冷箱内装好水，与连通器联接，保持持水冷箱内水面高度在整个激光打孔期间的平稳；

步骤2：将待加工的铜箔经水冷箱上方敞口送入水冷箱内，通过转轴轮定位，铜箔保持在水冷箱水面以下2-3cm处；

步骤3：开启激光打孔装置，对铜箔进行激光开孔，铜箔在打孔期间静止不动；同时开启水泵，在激光打孔期间水冷箱内水通过水泵保持匀速的流动，流速通过水泵维持在1-1.5m/s；

步骤4：完成打孔后，通过转轴轮将铜箔向前移动送出水冷箱。

重复上述步骤2~4，进行铜箔的连续激光打孔。

进一步地，在步骤2结束后，铜箔静置20-30s后，再开始进行步骤3，以使在激光打孔期间水面稳定，不受步骤2中铜箔移动产生的水面波动影响。

进一步地，步骤3中，水流动的流向与步骤2中铜箔的传送移动方向一致；

优选的，在铜箔待激光打孔区域的上方的水面上铺盖一层厚度在0.5-1.0cm之间的玻璃盖板，进一步保证水面平稳。

优选的，水冷箱中的冷却水在每连续生产即重复步骤2~4工艺3-6小时后进行更换以保证冷却效率。

本发明的优点在于可以将水冷与激光打孔结合，有效对打孔过程中所产生的热量进行耗散，从而提高多孔铜箔的质量；本发明的激光打孔系统，能够与铜箔的连续生产线上衔接，在铜箔生产线上直接完成多孔铜箔的制备。

上述技术方案中，关于激光装置、水泵和连通器的具体结构，现有技术已有详细描述，本发明中不再赘述，其结构亦不属于本发明的范围。

附图说明

图1为本发明铜箔激光开孔系统的结构示意图。

其中：1为激光装置，2为转轴轮；3为水冷箱；4为连通器接口；5为水泵接口；6为铜箔；7为水冷箱内的水面。

图2为实施例1制备的多孔铜箔的扫描电子显微镜图片。

具体实施方法

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如附图1所示，为本发明各实施例使用的铜箔激光开孔系统，该系统包括激光打孔装置、上方敞口的水冷箱、设置于水冷箱内且设置于同一水平面的两个转轴轮，其中水冷箱两侧设置有水泵接口、水冷箱前侧设置有连通器接口，铜箔激光开孔系统还包括通过接口与水冷箱连接的水泵和连通器；激光打孔装置设置于水冷箱上方。工作时，将连通器和水泵分别从接口联接水冷箱，水冷箱内装好冷却水，连通器用来保持水冷箱内水面高度的平稳，水泵用于在激光进行打孔期间使水冷箱内的水以一定速度平稳流动；铜箔经水冷箱上方敞口被运送至水冷箱，在水冷箱内通过转轴轮定位，确保水冷箱内的水位高于铜箔的位置；铜箔经位于水冷箱上方的激光打孔装置完成激光开孔后，通过转轴轮将开孔后的铜箔传送出水冷箱。

实施例1

步骤1：在水冷箱内装好水，与连通器连接，保持持水冷箱内水面高度在整个激光打孔期间的平稳；

步骤2：将待加工的铜箔经水冷箱上方敞口送入水冷箱内，通过转轴轮定位，铜箔保持在水冷箱水面以下2cm处；

步骤3：开启激光打孔装置，对铜箔进行激光开孔，铜箔在打孔期间静止不动；同时开启水泵，在激光打孔期间水冷箱内水通过水泵保持匀速的流动，流速通过水泵维持在1m/s，水流动的流向与步骤2中铜箔的传送移动方向一致；

步骤4：完成打孔后，通过转轴轮将铜箔向前移动送出水冷箱。

重复上述步骤2~4，进行铜箔的连续激光打孔。

图2为实施例1制备的多孔铜箔的扫描电子显微镜图片。可见所制备的孔边缘光滑，无局部烧伤或熔融喷溅现象。

实施例2

步骤1：在水冷箱内装好水，与连通器连接，保持持水冷箱内水面高度在整个激光打孔期间的平稳；

步骤2：将待加工的铜箔经水冷箱上方敞口送入水冷箱内，通过转轴轮定位，铜箔保持在水冷箱水面以下3cm处；

步骤3：开启激光打孔装置，对铜箔进行激光开孔，铜箔在打孔期间静止不动；同时开启水泵，在激光打孔期间水冷箱内水通过水泵保持匀速的流动，流速通过水泵维持在1.5m/s，水流动的流向与步骤2中铜箔的传送移动方向一致；

步骤4：完成打孔后，通过转轴轮将铜箔向前移动送出水冷箱。

重复上述步骤2~4，进行铜箔的连续激光打孔。

实施例3

与实施例1不同的，在步骤2结束后，铜箔静置20s后，再开始进行步骤3，以使在激光打孔期间水面稳定，不受步骤2中铜箔移动产生的水面波动影响。

实施例4

与实施例1不同的，在步骤2结束后，铜箔静置30s后，再开始进行步骤3。

实施例5

在实施例2的基础上，在铜箔待激光打孔区域的上方的水面上铺盖一层厚度在0.5cm的玻璃盖板，进一步保证水面平稳。

实施例6

在实施例2的基础上，在铜箔待激光打孔区域的上方的水面上铺盖一层厚度在1.0cm的玻璃盖板，进一步保证水面平稳。

实施例7

在实施例1中，水冷箱中的冷却水在每连续生产3小时后进行更换以保证冷却效率。

实施例8

在实施例1中，水冷箱中的冷却水在每连续生产6小时后进行更换以保证冷却效率。