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高功率MOPA激光解决方案，为新能源行业发展提质增效

发布时间：2023-12-20 来源：创鑫激光

MOPA脉冲光纤激光器脉冲宽度可调节、频率范围广，加工过程中可调参数更多，因此可加工材质更多，加工效果更好，应用更广泛，市场需求量每年都在增长。MOPA属于脉冲光纤激光器中的高端产品，市场应用逐渐往高端行业领域发展，对激光器功率和性能参数也提出了更高要求。

创鑫激光作为国内早期成立的光纤激光器厂商，在MOPA脉冲光纤激光技术领域有着深厚的沉淀，生产的MOPA脉冲光纤激光器出货量在国内外均名列前茅。其旗下子公司宝辰鑫主要专注于为行业应用提供激光加工解决方案，在新能源领域尤其经验丰富。近年来，新能源锂电池行业迎来高速发展，并向着高能量密度、高转换效率方向升级，对生产加工质量也提出了更高的要求，低功率MOPA激光产品已经无法满足高质量的加工需求，为此宝辰鑫依托母公司创鑫激光在MOPA激光领域深厚的研发和技术积累，推出了适用于新能源行业的高功率MOPA激光解决方案。

宝辰鑫全新推出的高功率MOPA激光解决方案，采用的是自主研发的MOPA 500-2000W脉冲单模激光器，该系列是国内首次采用单腔高能量方式的高性能MOPA激光器。最高平均功率可达1000W、2000W，其最大单脉冲能量可达100mJ；多功率可选，结构紧凑；操作便捷，整体免维护，可直接集成至用户设备，是锂电池精密材料加工等应用的理想激光源。

▲宝辰鑫MOPA 500-2000W脉冲光纤激光器

MOPA激光器具有能量密度高、焊接速度快、加工精度高、热影响区小、安全性高等优势，可以减少气孔、裂痕及污染，提升加工效率，为技术要求严格的新能源锂电行业完成高质量的加工要求。

高光束质量

优质的光束质量，相对同类机型具有更小的发散角，能够适应高速振镜使用。

高能量

单脉冲能量可定制，最大单脉冲能量达 100mJ。

高峰值功率

更高峰值功率，可提升切割、清洗等应用效率，加工速度快，热影响区小，最大峰值功率可达MW级。

脉宽可调、能量分布可选

方形和圆形可选，使用不同能量分布和形状可适应不同的应用场景。

切割应用

宝辰鑫高功率MOPA激光器在锂电产业的切割工艺可以应用于极耳切割、极片裁切、电池模组拆解等，切割成型后的极耳与引出片焊接。随着长电芯电池技术的发展，电芯极片长度基本都会大于300mm，能保证切割效果且整体长度的均一性，高功率MOPA在此方面的作用尤为明显。

焊接应用

MOPA 500-2000W脉冲单模激光器以其优秀的光束质量、广泛的脉宽选择范围、高单脉冲能量以及无惧高反等优势，适用于铜、铝、镍、钢等材料从薄到厚的任意两种材料组合的叠焊，尤其在异种材料焊接、对热影响要求高、背痕要求高或有穿透风险的焊接场景中优势显著。

清洗应用

在清洗与表面处理上，MOPA 500-2000W脉冲单模激光器展现出独特的优势，它可以进行极片清洗、蓝膜(漆)清洗、电池极柱/注液孔清洗、电池铝壳清洗等。无论哪一道工艺对激光技术的应用都有着严格的要求，宝辰鑫激光对每一种材料、工艺进行了深入研究与反复试验，有针对性地对每种工艺进行开发，并得到认证：

1.去除电芯铝壳表面脏污及激光处理过程产生的颗粒；

2.电芯表面粗糙度一致，无尖锐毛刺，便于胶带粘贴附着；

3.电芯表面外观一致，无局部发黄发黑情况；

4.处理后表面张力≥50000dyn/cm，衰减 30min 后≥36000dyn/cm;；

5.损伤深度处理三次后对铝壳基材的清洗深度≤10μm；

6.粗糙度Ra≤2，优选0.5~1.6;

7.激光连续处理三次，处理过程铝壳基材温升要求≤10℃；

8.激光处理过程无颗粒二次污染。

▲蓝膜清洗

▲圆柱电池极柱清洗

毛化应用

宝辰鑫在高功率MOPA激光器处理电芯壳体毛化工艺上不断摸索与尝试，在研究过程中得出高能量、高重复频率激光脉冲作用在材料表面，材料吸收光能，光能转换为材料的热能使得材料温度升高，局部熔化、气化。高能量密度的激光输入甚至使材料离子化，熔化材料产生熔池。熔池是毛化点形成的关键。材料吸收光能所转化的热能向熔池周围和内部传输，在熔池横向和纵向产生温度梯度，温度梯度的方向性影响表面张力的方向性，决定了熔池内熔化材料是从四周向中心或从中心向四周流动。激光脉冲宽度处于纳秒量级，作用在材料表面时间短，脉冲作用后，变形熔池快速冷却凝固形成毛化点；激光毛化过程中，可调的工艺参数主要有脉冲频率、脉冲波形、脉冲能量、脉冲宽度、保护气体、光斑大小、离焦量等。脉冲频率大，毛化速度快，毛化效率高；其他参数调节能量输入的形式和大小；并得到以下验证效果：

1.光斑全覆盖，重叠率30%-60%；

2.表面张力＞50000dyn/cm；

3.表面粗糙度：可达到Rz1-10范围内；

4.反射角60±40。