鋰離子電池極片經過漿料涂敷，干燥和輥壓之后，形成集流體及兩面涂層的三層復合結構。然后根據電池設計結構和規格，我們需要再對極片進行裁切。一般地，對卷繞電池，極片根據設計寬度進行分條；疊片電池，極片相應裁切成片，如圖1所示。目前，鋰離子電池極片裁切工藝主要采用以下三種：（1）圓盤剪分切，（2）模具沖切，（3）激光切割。
圖(tu)1 鋰離子(zi)電池(chi)正負極極片示意圖(tu)
極(ji)片裁(cai)切過程中，極(ji)片裁(cai)切邊緣的質量(liang)對電池(chi)性能(neng)和品(pin)質具有重要的影(ying)響，具體(ti)包括：（1）毛刺和(he)雜質(zhi)，會造(zao)成電池內短路(lu)，引起自放電甚至(zhi)熱失控；（2）尺寸精度差(cha)，無法(fa)保(bao)證負(fu)極完全包裹正(zheng)極，或者隔(ge)(ge)膜完全隔(ge)(ge)離正(zheng)負(fu)極極片，引(yin)起(qi)電池安全問題(ti)；（3）材(cai)料熱損傷、涂層脫落等(deng)，造成材(cai)料失(shi)去活性，無法(fa)發揮作用；（4）切邊不(bu)平整(zheng)度(du)，引起極片充放電過(guo)程的(de)不(bu)均勻性(xing)。因此，極片裁切工藝需要避免(mian)這些(xie)問(wen)題出現，提高工藝品質。
1、圓盤剪分切(qie)
圓(yuan)盤(pan)分切(qie)主要有(you)上、下圓(yuan)盤(pan)刀(dao)，裝在(zai)分切(qie)機的(de)刀(dao)軸上，利用滾剪原理來分切(qie)厚度為0.01~0.1 mm成(cheng)卷的(de)正負(fu)極極片。關于圓(yuan)盤(pan)分切(qie)技術的(de)基本原理，極片分切(qie)質量影響因素(su)，工藝(yi)缺陷以及切(qie)刀(dao)失效模(mo)式，之前已(yi)經整理，點擊鏈接閱(yue)讀：
鋰(li)電池極(ji)片圓盤分切工(gong)藝基(ji)礎
2、模具沖切
鋰離(li)子電(dian)池極片(pian)的模(mo)切工藝又分(fen)為(wei)兩種：（1）木板(ban)刀模沖切(qie)，鋒利的刀刃安裝在木板(ban)上，一定(ding)壓力作(zuo)用下將刀刃切(qie)開極片(pian)。這種(zhong)工藝(yi)模具簡單(dan)，成本低，但是沖切(qie)品(pin)質不(bu)易控制，目(mu)前(qian)逐步被淘汰(tai)。（2）五金模具沖切，利用沖頭和(he)下刀模極(ji)小的間隙對極(ji)片(pian)進(jin)行裁切，如圖2所(suo)示(shi)。涂(tu)層顆粒通過粘結劑連接在一起(qi)，在沖切工藝過程中(zhong)，在應(ying)力作用下涂(tu)層顆粒之間剝離，金(jin)屬箔材(cai)發生塑形(xing)應(ying)變，達到斷裂(lie)強度(du)之后產生裂(lie)紋(wen)，裂(lie)紋(wen)擴(kuo)展分離，金(jin)屬箔材(cai)斷裂(lie)分離過程如圖3所(suo)示。金屬材料沖切件(jian)的(de)斷面分為４個部(bu)分：塌角、剪(jian)切帶(dai)、斷裂帶(dai)和毛刺。斷面的(de)剪(jian)切帶(dai)越(yue)(yue)寬，塌角及毛刺高度越(yue)(yue)小(xiao)，沖切件(jian)的(de)斷面質(zhi)量(liang)也(ye)就越(yue)(yue)高。
圖2 沖切原理示意圖
圖3 金屬(shu)箔材(cai)沖切斷裂過程
沖(chong)切工藝中(zhong)上(shang)沖(chong)頭和下(xia)模之(zhi)間的(de)沖(chong)切間隙，可以用如下(xia)公式（1）表(biao)示：
（1）
其(qi)中，CL為沖切(qie)間隙，D和d是上下模頭的(de)尺(chi)寸，t是板材厚度，如圖2所(suo)示。而考(kao)慮(lv)到模具的磨損時，有(you)效沖切(qie)間隙Cle定義為公式（2）：
（2）
其中，模具(ju)磨損過程簡化為圖4a所示(shi)，模具(ju)磨損量用a和b表示，當發生磨損時(shi)，隨著a、b值變化，當模具(ju)發生磨(mo)損時(shi)，有效(xiao)沖(chong)切間隙Cle也會相(xiang)應增加，如圖4b所示，有效間隙(xi)滿足式（2）關系。沖切(qie)間隙和模具(ju)刃(ren)口(kou)的(de)磨損情況對沖切(qie)過程有(you)重要(yao)影響(xiang)，隨著模具(ju)的(de)磨損，沖切(qie)間隙增加，模具(ju)刃(ren)口(kou)圓角增大，沖切(qie)件的(de)斷面(mian)質量(liang)也會發生改變。
圖4 模具磨損與(yu)有效沖(chong)切間隙
（a）模具磨損示意圖，（b）有限沖切間隙隨著磨損量增加曲線關系
3、激光切(qie)割
圓(yuan)盤分切(qie)和模切(qie)都(dou)存在(zai)刀具磨(mo)損問題(ti)，這容(rong)易引(yin)起(qi)工(gong)藝不穩(wen)定，導致(zhi)極(ji)片(pian)裁切(qie)品質(zhi)差(cha)，引(yin)起(qi)電(dian)池(chi)性能(neng)下降。激(ji)光切(qie)割具有生產(chan)效(xiao)率(lv)高(gao)，工(gong)藝穩(wen)定性好的(de)(de)特點，已經在(zai)工(gong)業上(shang)應用于鋰(li)離子電(dian)池(chi)極(ji)片(pian)的(de)(de)裁切(qie)，其基本原理是利用高(gao)功率(lv)密度激(ji)光束照射被(bei)切(qie)割的(de)(de)電(dian)池(chi)極(ji)片(pian)，使極(ji)片(pian)很快被(bei)加熱至很高(gao)的(de)(de)溫(wen)度，迅(xun)速熔化(hua)、汽化(hua)、燒蝕或達到(dao)燃(ran)點而形成(cheng)孔(kong)洞，隨著光束在(zai)極(ji)片(pian)上(shang)的(de)(de)移動，孔(kong)洞連續形成(cheng)寬度很窄(zhai)的(de)(de)切(qie)縫(feng)，完成(cheng)對極(ji)片(pian)的(de)(de)切(qie)割。
其(qi)中，激光(guang)能(neng)量和切(qie)割移動速(su)度是兩個主要的工藝參數(shu)，對切(qie)割質量影響(xiang)巨大。圖5是(shi)不同的激光切(qie)割(ge)工藝(yi)條件下單(dan)面涂層負極極片的切(qie)邊(bian)形貌(mao)，圖6是不同的激光切(qie)割工藝(yi)條(tiao)件下單面涂層正極極片(pian)的切(qie)邊形貌。當激光功率(lv)太低(di)或(huo)者移動速(su)度(du)太快時，極片(pian)不能完全切(qie)開，而當功率(lv)太高或(huo)移動速(su)度(du)太低(di)時，激光對材料作(zuo)用區域變大(da)，切(qie)縫尺寸更大(da)。
圖5 不同的激光切割工藝條件(jian)下單面涂層負極極片的切邊形(xing)貌
圖6 不同的激光切(qie)割工藝條件(jian)下單面涂層正極極片的切(qie)邊形貌
由(you)于鋰離(li)子電池(chi)極(ji)片是雙面涂層+中(zhong)間(jian)集(ji)流體(ti)金(jin)屬層的(de)(de)結構，而且涂層與(yu)金(jin)屬箔(bo)材(cai)之間(jian)性質(zhi)差異大，對(dui)激光(guang)作用的(de)(de)響應(ying)也不相(xiang)同。激光(guang)作用在負極石墨層或正極活物質(zhi)層時(shi)，由(you)于它(ta)們具有(you)(you)很高的(de)(de)激光(guang)吸收率，導(dao)熱(re)系數也很低，因此，涂層需要(yao)相(xiang)對(dui)較低的(de)(de)熔(rong)化和(he)汽化激光(guang)能量(liang)(liang)，而金(jin)屬集(ji)流體(ti)對(dui)激光(guang)具有(you)(you)反射作用，并且熱(re)傳導(dao)快(kuai)，因此金(jin)屬層的(de)(de)熔(rong)化和(he)汽化激光(guang)能量(liang)(liang)升高。圖7是單面(mian)涂層的負(fu)極(ji)在(zai)激(ji)光作用(yong)下極(ji)片(pian)厚度方向的銅成(cheng)分(fen)和(he)溫度分(fen)布(bu)，當激(ji)光作用(yong)在(zai)石(shi)(shi)墨層時，由于(yu)材料(liao)的特(te)性(xing)，石(shi)(shi)墨主要發生汽化，當激(ji)光侵入到金屬(shu)銅箔(bo)時，銅箔(bo)開始發生熔化，形成(cheng)熔池。工藝參(can)數(shu)不合適(shi)時，可(ke)能出現問題：（1）切邊涂層脫落，露出金屬箔材，如圖(tu)8左圖所示；（2）切邊周(zhou)圍出現大量切屑(xie)異物。這些都會導致電池(chi)出現性能下(xia)降(jiang)、安全性品(pin)質(zhi)問題，如圖8右圖所示。因此，當采用(yong)激光(guang)切(qie)割時(shi)，需要(yao)根據活物質(zhi)材(cai)(cai)料和金(jin)(jin)屬(shu)箔材(cai)(cai)的(de)特(te)性(xing)，優(you)化合(he)適的(de)工藝參數(shu)，才能(neng)既完全(quan)切(qie)割極(ji)片，又(you)形成良好的(de)切(qie)邊(bian)質(zhi)量，不產生金(jin)(jin)屬(shu)切(qie)屑雜質(zhi)殘留。
圖7 單面涂層(ceng)的(de)(de)負極在激(ji)光作(zuo)用(yong)下極片(pian)厚度方向的(de)(de)銅(tong)成分和溫度分布
圖8 切邊(bian)問題(ti)：露金屬箔和切屑異物
