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(shi)意圖
極(ji)片(pian)裁切(qie)過程中，極(ji)片(pian)裁切(qie)邊緣的(de)(de)質量對電(dian)池性能和(he)品質具有重(zhong)要的(de)(de)影響，具體包括：（1）毛刺(ci)和雜質，會造成電(dian)池內短路，引起自放電(dian)甚(shen)至熱失控；（2）尺寸精度差(cha)，無法(fa)保證負(fu)極(ji)完(wan)(wan)全(quan)包(bao)裹正極(ji)，或(huo)者隔(ge)膜完(wan)(wan)全(quan)隔(ge)離(li)正負(fu)極(ji)極(ji)片，引(yin)起電池(chi)安(an)全(quan)問題；（3）材料熱(re)損傷(shang)、涂(tu)層(ceng)脫落等，造成材料失去活性，無法發揮作(zuo)用；（4）切邊不平(ping)整度，引(yin)起極片充放(fang)電過程的(de)不均勻性。因此，極片裁切工藝(yi)需(xu)要(yao)避免這(zhe)些問題出(chu)現，提高工藝(yi)品質。
1、圓(yuan)盤剪分切
圓(yuan)盤分(fen)切(qie)主要有(you)上、下圓(yuan)盤刀，裝在分(fen)切(qie)機的刀軸上，利用滾剪原(yuan)理來分(fen)切(qie)厚度(du)為0.01~0.1 mm成(cheng)卷的正(zheng)負極(ji)(ji)極(ji)(ji)片(pian)(pian)。關(guan)于圓(yuan)盤分(fen)切(qie)技術(shu)的基本原(yuan)理，極(ji)(ji)片(pian)(pian)分(fen)切(qie)質(zhi)量影響因(yin)素，工(gong)藝缺陷以及切(qie)刀失效模式，之前已(yi)經(jing)整理，點擊鏈接閱(yue)讀：
鋰電池極片(pian)圓盤分切工藝基礎
2、模具沖切
鋰離子電池極片的(de)模切工藝又分為兩種：（1）木板(ban)刀(dao)模沖(chong)(chong)切，鋒利(li)的刀(dao)刃安(an)裝在(zai)木板(ban)上(shang)，一(yi)定壓力作(zuo)用下將刀(dao)刃切開極(ji)片(pian)。這種工藝模具簡(jian)單，成本低(di)，但(dan)是沖(chong)(chong)切品質不易控(kong)制(zhi)，目前逐(zhu)步被淘(tao)汰。（2）五金模(mo)具(ju)沖(chong)切，利(li)用(yong)沖(chong)頭和下(xia)刀模(mo)極小的間隙(xi)對極片進行(xing)裁(cai)切，如圖(tu)2所示。涂(tu)層顆粒(li)通過(guo)粘結劑(ji)連(lian)接在一起，在沖切工藝(yi)過(guo)程中，在應力作用下涂(tu)層顆粒(li)之間剝離，金屬箔(bo)材發生塑形(xing)應變，達到斷(duan)裂(lie)(lie)強度之后產生裂(lie)(lie)紋，裂(lie)(lie)紋擴展分(fen)離，金屬箔(bo)材斷(duan)裂(lie)(lie)分(fen)離過(guo)程如(ru)圖3所示。金屬材料沖(chong)切件的斷(duan)面(mian)分為(wei)４個部分：塌(ta)角(jiao)、剪(jian)切帶(dai)、斷(duan)裂帶(dai)和毛刺。斷(duan)面(mian)的剪(jian)切帶(dai)越(yue)寬，塌(ta)角(jiao)及毛刺高(gao)度(du)越(yue)小，沖(chong)切件的斷(duan)面(mian)質量也就越(yue)高(gao)。
圖2 沖切原理示(shi)意圖
圖3 金屬(shu)箔材沖切斷裂過程(cheng)
沖切工藝中(zhong)上沖頭(tou)和下(xia)模之間(jian)的沖切間(jian)隙，可以(yi)用如下(xia)公式（1）表示(shi)：
（1）
其中，CL為沖切間隙，D和d是上下模(mo)頭的尺寸，t是板材(cai)厚度，如圖(tu)2所示。而考慮到模具的磨(mo)損時，有效沖(chong)切(qie)間(jian)隙Cle定義(yi)為公式（2）：
（2）
其中，模具(ju)磨損過程簡化為圖(tu)4a所示，模(mo)具(ju)磨(mo)損(sun)量用(yong)a和(he)b表示，當發生(sheng)磨損時，隨著(zhu)a、b值變(bian)化，當模具發生磨損時，有效沖切(qie)間隙Cle也會(hui)相應增加，如圖4b所示，有效間(jian)隙滿足(zu)式（2）關(guan)系。沖(chong)切(qie)間隙(xi)和模(mo)具(ju)刃口(kou)的(de)磨損情況對沖(chong)切(qie)過程有重要影響(xiang)，隨著模(mo)具(ju)的(de)磨損，沖(chong)切(qie)間隙(xi)增(zeng)加，模(mo)具(ju)刃口(kou)圓角增(zeng)大，沖(chong)切(qie)件的(de)斷面(mian)質量也會發(fa)生改(gai)變。
圖4 模具磨損與有效沖(chong)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
圓盤分切(qie)和模切(qie)都存在(zai)刀具磨損(sun)問題，這容(rong)易引起(qi)工(gong)藝不穩定，導致極(ji)片裁切(qie)品(pin)質(zhi)差，引起(qi)電池(chi)性(xing)(xing)能(neng)下降。激(ji)光(guang)切(qie)割具有生產效(xiao)率高(gao)，工(gong)藝穩定性(xing)(xing)好的特點(dian)，已經在(zai)工(gong)業上(shang)應用于鋰離子電池(chi)極(ji)片的裁切(qie)，其(qi)基本原理(li)是利用高(gao)功率密度(du)激(ji)光(guang)束照射被切(qie)割的電池(chi)極(ji)片，使極(ji)片很(hen)快(kuai)被加熱至很(hen)高(gao)的溫度(du)，迅速熔化、汽化、燒(shao)蝕或達到燃點(dian)而形(xing)成孔洞，隨著光(guang)束在(zai)極(ji)片上(shang)的移動(dong)，孔洞連續形(xing)成寬度(du)很(hen)窄的切(qie)縫，完成對(dui)極(ji)片的切(qie)割。
其中，激光(guang)能量和切割移動速度(du)是兩個主要(yao)的(de)工藝(yi)參數，對(dui)切割質量影響(xiang)巨大。圖5是不同(tong)的(de)激光切割(ge)工藝條件下單面涂層(ceng)負極極片的(de)切邊形貌，圖6是不(bu)同的(de)激(ji)光(guang)(guang)(guang)切(qie)割工藝條件下單(dan)面涂層正極極片的(de)切(qie)邊形(xing)貌(mao)。當激(ji)光(guang)(guang)(guang)功率太低或(huo)者移(yi)動速度太快時(shi)，極片不(bu)能完全(quan)切(qie)開，而當功率太高或(huo)移(yi)動速度太低時(shi)，激(ji)光(guang)(guang)(guang)對材料作用(yong)區(qu)域變(bian)大，切(qie)縫(feng)尺寸更大。
圖5 不同的激光(guang)切(qie)割工藝(yi)條件下(xia)單面涂層(ceng)負極極片(pian)的切(qie)邊形貌
圖6 不同的激光切割工藝(yi)條件下單面涂層正極極片的切邊形(xing)貌(mao)
由于(yu)鋰離子電(dian)池極片是雙面涂層(ceng)+中(zhong)間集流體金(jin)屬(shu)層(ceng)的(de)結構，而且(qie)涂層(ceng)與金(jin)屬(shu)箔材之間性質差異大(da)，對(dui)(dui)激(ji)光作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)響應也不相同。激(ji)光作(zuo)(zuo)用(yong)在(zai)負極石墨層(ceng)或正(zheng)極活物質層(ceng)時，由于(yu)它們具有很高(gao)的(de)激(ji)光吸收率，導(dao)熱(re)系數也很低，因此，涂層(ceng)需要相對(dui)(dui)較低的(de)熔化和(he)汽化激(ji)光能量(liang)，而金(jin)屬(shu)集流體對(dui)(dui)激(ji)光具有反(fan)射作(zuo)(zuo)用(yong)，并且(qie)熱(re)傳導(dao)快，因此金(jin)屬(shu)層(ceng)的(de)熔化和(he)汽化激(ji)光能量(liang)升高(gao)。圖7是單面涂層的(de)負極在(zai)激光作用下極片厚度方向的(de)銅成分和溫度分布(bu)，當激光作用在(zai)石墨層時(shi)，由于材料(liao)的(de)特性，石墨主要發生汽化，當激光侵入到金屬銅箔(bo)時(shi)，銅箔(bo)開始(shi)發生熔化，形(xing)成熔池。工藝(yi)參數不合適時(shi)，可能出(chu)現問題：（1）切邊涂層脫落，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。這(zhe)些(xie)都會導致電(dian)池(chi)出現性(xing)(xing)能下(xia)降(jiang)、安(an)全(quan)性(xing)(xing)品質問題，如(ru)圖8右圖所示(shi)。因(yin)此，當采(cai)用(yong)激光切(qie)割時，需要根(gen)據活物質(zhi)(zhi)材料和金屬(shu)(shu)箔(bo)材的(de)特(te)性(xing)，優化(hua)合適(shi)的(de)工藝參(can)數，才能既完全切(qie)割極片，又(you)形(xing)成良好的(de)切(qie)邊質(zhi)(zhi)量，不產生金屬(shu)(shu)切(qie)屑雜質(zhi)(zhi)殘留。
圖7 單面涂(tu)層的(de)負極(ji)(ji)在激(ji)光作用下極(ji)(ji)片厚(hou)度(du)方向(xiang)的(de)銅成分和溫度(du)分布(bu)
圖(tu)8 切邊問題：露金屬箔和切屑異物
