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1 鋰離子電池正(zheng)負極極片示意圖
極片裁切(qie)過程中，極片裁切(qie)邊緣(yuan)的質(zhi)量對電(dian)池性能(neng)和(he)品質(zhi)具有重要的影響，具體包括：（1）毛刺和雜(za)質，會造成電池(chi)內(nei)短路，引起(qi)自放電甚(shen)至熱失控；（2）尺(chi)寸精度差，無法保(bao)證(zheng)負極完全(quan)包(bao)裹正極，或者隔膜完全(quan)隔離正負極極片，引起電(dian)池安全(quan)問題；（3）材料(liao)熱(re)損(sun)傷、涂(tu)層脫落(luo)等，造成(cheng)材料(liao)失去活性，無法發(fa)揮(hui)作用；（4）切邊不平整度，引起極(ji)片充(chong)放電過程的不均勻(yun)性。因此，極(ji)片裁(cai)切工(gong)藝需要避免這些問題出現，提高工(gong)藝品質。
1、圓(yuan)盤剪分(fen)切
圓盤分切(qie)主要有上(shang)、下圓盤刀，裝(zhuang)在分切(qie)機的(de)刀軸上(shang)，利用滾剪原理來分切(qie)厚度為0.01~0.1 mm成(cheng)卷的(de)正負極(ji)極(ji)片。關于圓盤分切(qie)技術(shu)的(de)基本原理，極(ji)片分切(qie)質量影(ying)響因素(su)，工藝缺(que)陷以及切(qie)刀失效(xiao)模式，之前已經(jing)整(zheng)理，點(dian)擊鏈接閱讀：
鋰(li)電(dian)池極片(pian)圓盤分切工(gong)藝基(ji)礎(chu)
2、模具沖切
鋰(li)離(li)子電池極片的模切(qie)工藝又(you)分為兩種：（1）木板刀模沖(chong)切(qie)(qie)，鋒利的刀刃安裝在木板上(shang)，一定(ding)壓力作用下將刀刃切(qie)(qie)開(kai)極片。這種工藝模具(ju)簡(jian)單(dan)，成(cheng)本低(di)，但是(shi)沖(chong)切(qie)(qie)品(pin)質不易控制，目前逐步被(bei)淘(tao)汰(tai)。（2）五金模(mo)具沖(chong)切，利用(yong)沖(chong)頭(tou)和下刀(dao)模(mo)極(ji)小的間隙對極(ji)片進行裁(cai)切，如圖(tu)2所示(shi)。涂層(ceng)顆(ke)粒通過粘(zhan)結劑連接(jie)在一起，在沖切工藝過程中(zhong)，在應力作用下(xia)涂層(ceng)顆(ke)粒之間(jian)剝離，金屬(shu)箔材發生塑形應變(bian)，達到斷裂(lie)(lie)強度之后產生裂(lie)(lie)紋，裂(lie)(lie)紋擴展分(fen)離，金屬(shu)箔材斷裂(lie)(lie)分(fen)離過程如圖3所示(shi)。金屬材料沖切(qie)件的斷(duan)面(mian)(mian)(mian)分為４個部分：塌(ta)角(jiao)、剪切(qie)帶(dai)、斷(duan)裂帶(dai)和毛刺。斷(duan)面(mian)(mian)(mian)的剪切(qie)帶(dai)越(yue)寬(kuan)，塌(ta)角(jiao)及毛刺高度越(yue)小，沖切(qie)件的斷(duan)面(mian)(mian)(mian)質量也就越(yue)高。
圖2 沖(chong)切(qie)原理(li)示意圖
圖3 金屬箔材(cai)沖切(qie)斷裂過程
沖切(qie)(qie)工(gong)藝中上沖頭和(he)下模之間(jian)的沖切(qie)(qie)間(jian)隙，可以用如下公(gong)式(shi)（1）表示：
（1）
其中(zhong)，CL為沖切間(jian)隙(xi)，D和(he)d是上下模頭的尺寸，t是(shi)板材厚度，如圖2所示。而考慮到模(mo)具的磨損時，有效沖切(qie)間(jian)隙Cle定義(yi)為公(gong)式（2）：
（2）
其中，模(mo)具(ju)磨損過程簡化為圖4a所示，模(mo)具磨損(sun)量用a和b表示，當發生磨損時，隨著a、b值變化(hua)，當模具發生(sheng)磨損時，有(you)效(xiao)沖切間隙Cle也會相應(ying)增加，如圖(tu)4b所示，有效間隙滿足式（2）關系。沖(chong)(chong)切間(jian)隙和(he)模具刃(ren)口的磨損情(qing)況對沖(chong)(chong)切過程有重要影響，隨(sui)著模具的磨損，沖(chong)(chong)切間(jian)隙增加(jia)，模具刃(ren)口圓角(jiao)增大(da)，沖(chong)(chong)切件的斷面質量(liang)也會發生改變。
圖4 模具磨損與有效沖(chong)切間(jian)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(ji)光切(qie)割(ge)
圓(yuan)盤分切(qie)和模切(qie)都存在刀具磨損問題，這容易引(yin)起工藝不穩定(ding)，導致極(ji)(ji)片(pian)裁切(qie)品質差，引(yin)起電池(chi)性能下降。激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)具有生產(chan)效率高(gao)，工藝穩定(ding)性好的(de)特(te)點，已經(jing)在工業上(shang)(shang)應用于(yu)鋰離子電池(chi)極(ji)(ji)片(pian)的(de)裁切(qie)，其基本(ben)原理是利用高(gao)功率密度(du)(du)激光(guang)束照射(she)被切(qie)割(ge)(ge)的(de)電池(chi)極(ji)(ji)片(pian)，使(shi)極(ji)(ji)片(pian)很快被加熱至(zhi)很高(gao)的(de)溫度(du)(du)，迅(xun)速(su)熔化、汽化、燒蝕(shi)或達到燃點而形(xing)成(cheng)孔洞(dong)(dong)，隨著光(guang)束在極(ji)(ji)片(pian)上(shang)(shang)的(de)移動，孔洞(dong)(dong)連續形(xing)成(cheng)寬度(du)(du)很窄的(de)切(qie)縫(feng)，完成(cheng)對(dui)極(ji)(ji)片(pian)的(de)切(qie)割(ge)(ge)。
其(qi)中，激光能量(liang)(liang)和切(qie)割(ge)移(yi)動速(su)度(du)是兩個主(zhu)要的工藝(yi)參數，對切(qie)割(ge)質量(liang)(liang)影(ying)響巨大。圖5是不同的激光(guang)切(qie)割工藝條件下單面涂層負極(ji)極(ji)片的切(qie)邊形貌，圖6是不同的激光切割工藝條件下(xia)單面涂層正極極片的切邊形貌。當(dang)(dang)激光功率(lv)太低或者(zhe)移(yi)動速度太快時，極片不能完全切開，而(er)當(dang)(dang)功率(lv)太高或移(yi)動速度太低時，激光對(dui)材料作用區域變大，切縫(feng)尺寸更大。
圖5 不同的激光切(qie)割(ge)工藝條件下單面涂(tu)層(ceng)負(fu)極(ji)極(ji)片(pian)的切(qie)邊形貌
圖6 不同的激光(guang)切割工藝條件下單面(mian)涂層正極(ji)極(ji)片的切邊形貌
由于鋰離子(zi)電(dian)池極片是雙面涂層+中(zhong)間集流體(ti)金(jin)屬(shu)(shu)層的(de)(de)結構，而且涂(tu)(tu)層與金(jin)屬(shu)(shu)箔材(cai)之間性(xing)質(zhi)差異大，對(dui)激(ji)光(guang)(guang)作(zuo)用(yong)的(de)(de)響應也(ye)不(bu)相同。激(ji)光(guang)(guang)作(zuo)用(yong)在(zai)負極石墨層或(huo)正(zheng)極活物質(zhi)層時，由于(yu)它們具有很(hen)高(gao)的(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)吸收(shou)率，導熱系(xi)數也(ye)很(hen)低(di)，因此，涂(tu)(tu)層需要相對(dui)較低(di)的(de)(de)熔(rong)化(hua)(hua)和汽化(hua)(hua)激(ji)光(guang)(guang)能(neng)量，而金(jin)屬(shu)(shu)集流體(ti)對(dui)激(ji)光(guang)(guang)具有反射作(zuo)用(yong)，并且熱傳導快，因此金(jin)屬(shu)(shu)層的(de)(de)熔(rong)化(hua)(hua)和汽化(hua)(hua)激(ji)光(guang)(guang)能(neng)量升高(gao)。圖7是單(dan)面涂層(ceng)的負(fu)極(ji)在激(ji)光(guang)(guang)作用下極(ji)片厚度方向(xiang)的銅(tong)(tong)成(cheng)分和溫度分布，當激(ji)光(guang)(guang)作用在石墨(mo)層(ceng)時(shi)，由(you)于材料(liao)的特性，石墨(mo)主要發(fa)生汽化，當激(ji)光(guang)(guang)侵入(ru)到金屬銅(tong)(tong)箔時(shi)，銅(tong)(tong)箔開始發(fa)生熔化，形成(cheng)熔池。工藝參數不合適時(shi)，可能出(chu)現問題：（1）切邊涂層脫(tuo)落，露出金屬箔材(cai)，如圖(tu)8左(zuo)圖所示(shi)；（2）切(qie)邊周圍出(chu)現(xian)大量切(qie)屑異物。這些都會導致電池出(chu)現(xian)性(xing)能下降、安全性(xing)品質問題，如(ru)圖8右圖所示。因(yin)此(ci)，當采用激光切割(ge)時(shi)，需要根據活物質材(cai)(cai)料和(he)金(jin)屬箔材(cai)(cai)的(de)特性(xing)，優化合(he)適(shi)的(de)工藝參數，才(cai)能既完全(quan)切割(ge)極片(pian)，又(you)形成良好(hao)的(de)切邊質量，不產生金(jin)屬切屑雜(za)質殘(can)留。
圖7 單(dan)面(mian)涂層的負極(ji)在(zai)激光作用(yong)下極(ji)片(pian)厚度(du)方向的銅成分和溫度(du)分布
圖8 切邊問題：露(lu)金(jin)屬箔和切屑異物
