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(chi)正負極極片示意圖
極片裁切過程中，極片裁切邊(bian)緣的(de)(de)質(zhi)(zhi)量對電池性能和品質(zhi)(zhi)具(ju)有重要的(de)(de)影響(xiang)，具(ju)體(ti)包括：（1）毛(mao)刺和雜質，會造(zao)成(cheng)電池內短路，引起(qi)自放電甚至熱失控；（2）尺寸精度差，無法保證(zheng)負極(ji)完(wan)全(quan)包裹正極(ji)，或(huo)者隔(ge)膜(mo)完(wan)全(quan)隔(ge)離正負極(ji)極(ji)片，引(yin)起電池安全(quan)問題(ti)；（3）材料熱損(sun)傷、涂層脫落等，造成材料失去活性，無法發揮作用；（4）切邊不平(ping)整度，引(yin)起極片(pian)充放電過程的(de)不均勻(yun)性。因此，極片(pian)裁切工藝需(xu)要(yao)避免(mian)這些問題出現，提高工藝品質(zhi)。
1、圓(yuan)盤剪分(fen)切
圓盤分(fen)切(qie)(qie)主要(yao)有(you)上(shang)、下(xia)圓盤刀(dao)，裝在分(fen)切(qie)(qie)機的(de)刀(dao)軸上(shang)，利(li)用滾(gun)剪原(yuan)理(li)來分(fen)切(qie)(qie)厚度(du)為0.01~0.1 mm成卷的(de)正負極(ji)極(ji)片。關于圓盤分(fen)切(qie)(qie)技術的(de)基本原(yuan)理(li)，極(ji)片分(fen)切(qie)(qie)質量影響因(yin)素，工藝(yi)缺陷(xian)以(yi)及切(qie)(qie)刀(dao)失效模式，之前已經整(zheng)理(li)，點擊鏈接閱讀：
鋰電池極片圓盤分(fen)切工(gong)藝基礎
2、模(mo)具(ju)沖切
鋰離子(zi)電(dian)池極(ji)片的(de)模切工藝又分為兩(liang)種：（1）木板刀(dao)模沖切，鋒利的刀(dao)刃安裝在木板上，一定壓力作用下將刀(dao)刃切開(kai)極片。這(zhe)種工藝模具簡單，成本低，但是沖切品質不(bu)易控(kong)制(zhi)，目前逐步被淘汰。（2）五金模(mo)具(ju)沖切，利用沖頭和下刀(dao)模(mo)極(ji)小的間隙對極(ji)片進行裁切，如(ru)圖2所示。涂層(ceng)(ceng)顆粒(li)(li)通(tong)過(guo)粘結劑連(lian)接在一起，在沖切工(gong)藝過(guo)程(cheng)中，在應(ying)力作用(yong)下(xia)涂層(ceng)(ceng)顆粒(li)(li)之(zhi)(zhi)間剝離，金(jin)屬(shu)箔(bo)材(cai)發生(sheng)塑形(xing)應(ying)變，達到斷裂(lie)(lie)強度之(zhi)(zhi)后產生(sheng)裂(lie)(lie)紋(wen)，裂(lie)(lie)紋(wen)擴展分離，金(jin)屬(shu)箔(bo)材(cai)斷裂(lie)(lie)分離過(guo)程(cheng)如圖3所示(shi)。金屬材料沖切(qie)件的斷面(mian)分為(wei)４個部分：塌(ta)角、剪(jian)切(qie)帶(dai)、斷裂帶(dai)和毛(mao)刺。斷面(mian)的剪(jian)切(qie)帶(dai)越寬，塌(ta)角及毛(mao)刺高度越小，沖切(qie)件的斷面(mian)質量也就越高。
圖2 沖(chong)切原理示意圖
圖3 金(jin)屬(shu)箔(bo)材沖切(qie)斷裂過程
沖(chong)(chong)切(qie)工藝中上(shang)沖(chong)(chong)頭和下模之間(jian)的(de)沖(chong)(chong)切(qie)間(jian)隙，可以用如下公式(shi)（1）表(biao)示：
（1）
其中(zhong)，CL為沖切間隙，D和(he)d是上下模頭的尺寸，t是板材厚度(du)，如圖2所示。而考慮到模具的磨損時，有效沖切間(jian)隙(xi)Cle定義為公式(shi)（2）：
（2）
其中，模具磨損(sun)過程(cheng)簡(jian)化為(wei)圖4a所示，模具(ju)磨(mo)損量用a和b表示，當發生磨損時，隨著(zhu)a、b值變化，當模(mo)具發生(sheng)磨損(sun)時，有效(xiao)沖切(qie)間隙Cle也會相應增加，如圖(tu)4b所(suo)示，有效間隙(xi)滿足式（2）關系。沖(chong)切(qie)間隙(xi)和模(mo)具(ju)刃口的(de)磨損情況對(dui)沖(chong)切(qie)過程(cheng)有重要(yao)影響(xiang)，隨著模(mo)具(ju)的(de)磨損，沖(chong)切(qie)間隙(xi)增加，模(mo)具(ju)刃口圓角增大，沖(chong)切(qie)件(jian)的(de)斷面質(zhi)量也會發生改變。
圖(tu)4 模(mo)具(ju)磨損(sun)與有效沖切(qie)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、激光切割(ge)
圓(yuan)盤(pan)分切和模切都(dou)存(cun)在(zai)刀具磨損問題(ti)，這容易引(yin)起工藝不穩定，導致(zhi)極(ji)(ji)片(pian)裁(cai)切品質(zhi)差，引(yin)起電池(chi)性能下降。激(ji)光(guang)(guang)切割(ge)具有生產效率高，工藝穩定性好的(de)(de)特點，已(yi)經在(zai)工業上(shang)應用(yong)于鋰離子電池(chi)極(ji)(ji)片(pian)的(de)(de)裁(cai)切，其基本原理是利用(yong)高功率密度(du)激(ji)光(guang)(guang)束(shu)照射被(bei)切割(ge)的(de)(de)電池(chi)極(ji)(ji)片(pian)，使極(ji)(ji)片(pian)很快被(bei)加(jia)熱至很高的(de)(de)溫度(du)，迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃(ran)點而形成孔洞，隨著光(guang)(guang)束(shu)在(zai)極(ji)(ji)片(pian)上(shang)的(de)(de)移動(dong)，孔洞連續形成寬度(du)很窄(zhai)的(de)(de)切縫，完(wan)成對(dui)極(ji)(ji)片(pian)的(de)(de)切割(ge)。
其中(zhong)，激光能量和切割移動速度是兩(liang)個主要的工(gong)藝(yi)參數，對切割質量影(ying)響巨大。圖5是(shi)不(bu)同的(de)激光切割工藝(yi)條件下(xia)單面涂(tu)層負極極片的(de)切邊形貌，圖6是(shi)不同的激(ji)光(guang)(guang)切割工藝條(tiao)件下(xia)單面涂層正極(ji)極(ji)片的切邊形(xing)貌。當激(ji)光(guang)(guang)功率太(tai)低或者移動(dong)速度(du)太(tai)快時(shi)，極(ji)片不能(neng)完全切開，而當功率太(tai)高或移動(dong)速度(du)太(tai)低時(shi)，激(ji)光(guang)(guang)對材料作用區(qu)域變大，切縫尺寸更(geng)大。
圖5 不同的激(ji)光切割工藝條件下(xia)單面涂(tu)層負極(ji)極(ji)片的切邊(bian)形貌
圖6 不同(tong)的(de)激光切割工藝條件下(xia)單面(mian)涂層(ceng)正極(ji)(ji)極(ji)(ji)片的(de)切邊形貌
由于鋰離子電池極(ji)片是雙面涂層+中間集流(liu)體金屬(shu)(shu)層的(de)(de)結(jie)構，而且(qie)涂(tu)層與(yu)金屬(shu)(shu)箔材(cai)之間性質差(cha)異大(da)，對激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)作(zuo)用的(de)(de)響應也不相同(tong)。激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)作(zuo)用在負極石墨層或正極活(huo)物(wu)質層時，由于(yu)它們具有(you)很(hen)(hen)高(gao)(gao)的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)吸收(shou)率，導熱(re)系數(shu)也很(hen)(hen)低，因此，涂(tu)層需要相對較低的(de)(de)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)和汽化(hua)(hua)(hua)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)能(neng)量，而金屬(shu)(shu)集流(liu)體對激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)具有(you)反(fan)射作(zuo)用，并且(qie)熱(re)傳導快，因此金屬(shu)(shu)層的(de)(de)熔(rong)化(hua)(hua)(hua)和汽化(hua)(hua)(hua)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)能(neng)量升高(gao)(gao)。圖7是單面涂層的負極在激(ji)光作(zuo)用(yong)下(xia)極片厚度方向的銅成分和溫度分布，當(dang)激(ji)光作(zuo)用(yong)在石墨層時(shi)(shi)，由(you)于材料的特性(xing)，石墨主要發生汽化，當(dang)激(ji)光侵入到金(jin)屬銅箔時(shi)(shi)，銅箔開始發生熔(rong)化，形成熔(rong)池。工藝參數不(bu)合適(shi)時(shi)(shi)，可能出現(xian)問題(ti)：（1）切邊涂層(ceng)脫落(luo)，露出金屬箔材，如圖8左圖所示(shi)；（2）切邊周圍出現大量切屑異物(wu)。這些都會導(dao)致電(dian)池出現性(xing)能下降、安全(quan)性(xing)品(pin)質問題，如圖8右(you)圖所示。因此(ci)，當(dang)采用激(ji)光切(qie)割(ge)時(shi)，需(xu)要根據活物質(zhi)材料和金屬箔材的特性(xing)，優化合(he)適的工藝(yi)參數，才能既完(wan)全切(qie)割(ge)極(ji)片，又形成(cheng)良好的切(qie)邊質(zhi)量(liang)，不(bu)產生(sheng)金屬切(qie)屑雜(za)質(zhi)殘留。
圖(tu)7 單面涂(tu)層的負極在激光作用(yong)下極片厚度(du)方(fang)向(xiang)的銅成分和溫度(du)分布(bu)
圖8 切(qie)邊問題：露金屬箔和切(qie)屑異物
