레이저 건조: 배터리 전극, 포일 등

프로세스

다이오드 레이저를 이용한 건조는 널리 사용되는 대류식 오븐 건조에 대한 비용 효율적이고 환경 친화적인 대안입니다. 균일한 면적의 스팟으로 측면 길이가 최대 2m에 이르는 넓은 표면도 조사할 수 있습니다. 원칙적으로 레이저 파장에 대해 충분한 흡수를 보이는 모든 재료를 건조할 수 있습니다. 레이저 빔은 코팅만 가열하여 용매의 목표 증발 또는 공작물의 소결을 유도합니다. 사용되는 레이저 방사선의 스펙트럼 범위는 근적외선 범위(NIR), 더 정확하게는 약 900~1070nm 또는 청색 다이오드의 경우 약 445nm입니다. 기존 기계 개념에 쉽게 통합할 수 있기 때문에 일반적으로 1~50kW 출력의 광섬유 유도 고출력 다이오드 레이저 시스템이 사용됩니다.

다이오드 레이저가 제공하는 공정 이점

다이오드 레이저 시스템의 에너지 효율(WPE) > 50%.
광자 에너지의 거의 100%가 흡수되어 건조에 사용되는 건조 대상 층에 정밀한 에너지 전달. 이를 '저온 건조'라고도 합니다.
폐쇄 루프 제어(온도 대 레이저 에너지).
매우 균일한 스팟 영역, 크기 조절 가능, 줌 기능이 있는 파일럿 애플리케이션용.
대류식 건조기 대비 25~50%의 에너지 절약.

적용 사례

롤투롤 공정에서의 다이오드 레이저 기반 건조:

가스 기반 컨벡션 오븐과 유지보수가 까다로운 적외선 램프의 더 나은 대안

반도체 기반의 주전원을 레이저 방사선으로 직접 변환하는 방식은 화석 연료와 독립적으로 작동하며 공정에서 정확한 에너지 사용을 제공합니다. 레이저 건조는 생산 환경에 필요한 공간을 크게 줄이고 에너지 효율적인 공정 제어를 통해 더 빠른 공정 속도를 가능하게 합니다. 특히 리튬 이온 배터리 생산의 경우, 레이저라인 다이오드 레이저는 전극 페이스트(슬러리)의 건조에 이상적으로 적합합니다. 이는 가스 기반 대류 오븐과 유지보수가 까다로운 적외선 램프의 효율적인 대안입니다.

이 주제에 대한 자세한 정보는 저널 기사 또는 IDEEL 보도 자료에서 확인할 수 있습니다.

Laserline

Diode Laser Drying of Electrodes for Lithium-Ion Batteries

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건조 공정의 에너지 및 품질 처리 시간 단축

대류식 건조를 레이저 건조로 대체할까요? 가스 부족과 에너지 비용 상승에 직면하여 고효율 전기 솔루션을 찾고 있는 이 시대에 레이저 건조가 표준이 될 수 있습니다. 혁신적인 빔 성형 기술로 최적화된 롤투롤 모드의 다이오드 레이저 기반 건조 공정은 탁월한 처리 속도와 결과를 제공할 뿐만 아니라 가스 단계적 퇴출 및 기후 보호에 크게 기여합니다.

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보도 자료 연구 프로젝트 IDEEL

IDEEL 연구 프로젝트는 보다 기후 친화적이고 경제적인 리튬 이온 배터리의 대량 생산을 위한 레이저 건조 공정을 시작하는 것을 목표로 합니다. 이러한 맥락에서 롤투롤 공정을 사용하여 레이저 건조 양극과 LFP 음극을 처음으로 성공적으로 생산했습니다. 이 혁신적인 제조 공정은 전극 생산에서 에너지 소비를 크게 줄이면서 건조 속도를 두 배로 높였습니다.

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More climate-friendly laser drying process of lithium-ion batteries by Laserline diode lasers

Fuel cell bodies with multilayers by Laserline diode lasers

레이저 건조를 통한 연료 전지 생산의 혁신

연료 전지 및 전기 분해 시스템은 전극과 멤브레인이 있는 복잡한 다층 구조를 특징으로 하는 청정 에너지 기술의 최전선에 있으며, 각 시스템당 수백 개가 필요한 경우가 많습니다. 문제는 낮은 장비 설치 공간과 높은 효율로 생산 속도를 확장하는 것인데, 레이저 건조가 혁신적인 솔루션으로 떠오르고 있습니다.

당사의 최첨단 레이저 건조 기술은 현재 전통적인 건조 오븐이 사용되는 다양한 생산 단계를 해결하여 에너지 효율적인 연료 전지 제조를 위한 새로운 솔루션을 제공하고 있습니다. 다양한 기판과 분리막부터 촉매 코팅막(CCM)과 같은 특정 코팅의 적용에 이르기까지 헨켈의 레이저 시스템은 열처리가 필요한 전체 생산 공정에 원활하게 통합됩니다.

레이저 건조의 장점

정밀도와 직접 결합:

레이저 건조는 높은 공간 해상도로 대상 층에 방사선을 직접 결합하여 정밀도와 높은 가열 속도를 보장합니다.

독보적인 효율성:

50% 이상의 월 플러그 효율을 자랑하는 레이저라인 다이오드 레이저를 사용하는 레이저 건조 시스템은 연료 전지 생산에서 가장 효율적인 솔루션 중 하나입니다.

최적화된 열 관리:

레이저 시스템은 폐쇄 루프 제어와 밀리초 단위의 응답 시간으로 최적화된 열 관리를 통합하여 제어되고 효율적인 건조 공정을 보장합니다.

스케일업 인에이블러:

레이저 건조는 더 컴팩트한 건조기로 연속 생산을 확장하여 전체 장비 설치 공간을 줄이고 생산 속도를 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

기판 흡수 계수:

레이저 건조 공정의 효율성과 실현 가능성은 기판의 흡수 계수에 따라 달라지므로 해당 재료에 맞는 최적의 성능을 보장합니다.

주요 기능 및 애플리케이션

1. 생산 단계의 다양성:

레이저 건조는 롤투롤 또는 연속 공정을 포함한 다양한 열처리 및 건조 단계에 적용 가능하므로 가스 확산층 또는 양성자 교환막과 같은 다양한 연료 전지 구성 요소에 다목적 솔루션이 됩니다.

2. 저온 에너지 전달:

모든 레이저 에너지가 목표 층에 밀착되어 주변이 비효율적으로 가열되는 것을 방지합니다. 표적 층에서 에너지를 직접 흡수하기 때문에 주변이 가열되지 않습니다.

3. 미래의 빌딩 블록:

연료 전지는 미래 기술의 빌딩 블록으로 인식되고 있으며, 레이저 건조는 가장 컴팩트하고 효율적인 건조 오븐에서 생산성을 확장하는 데 중요한 요소로 부상하고 있습니다.

System-integrated Drying of Offset Color layers by Laserline diode lasers

오프셋 컬러 레이어의 시스템 통합 건조

오프셋 컬러 레이어를 최적으로 레이저 건조하려면 빔 소스를 인쇄 시스템에 직접 통합해야 합니다. 이것이 효과적인 건조와 효율적인 공정 제어를 달성할 수 있는 유일한 방법입니다. 이를 위해서는 레이저 헤드, 공급 장치, 필요한 균질화 장치 및 라인 초점 광학 장치를 주어진 조립 공간에 정확하게 통합해야 합니다. 이를 위해서는 컴팩트하고 개별적으로 적합한 구성 요소가 필요합니다. 레이저라인의 다이오드 레이저와 광학장치는 이러한 요구 사항을 최적의 방식으로 충족합니다. 모듈식 소형 설계를 통해 모든 구성 요소를 개별 고객의 요구에 정확하게 맞출 수 있습니다. 성능 저하를 감수할 필요가 없습니다. 레이저라인의 다이오드 레이저는 매우 컴팩트한 디자인에도 불구하고 두 자릿수 킬로와트 범위의 출력을 쉽게 제공할 수 있습니다.