Laser Drying of Batteries in a Roll-to-Roll Process by Laserline diode lasers

激光干燥

节能领域的巨大飞跃——使用光子干燥

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过程

与广泛使用的对流烘箱干燥相比,使用二极管激光器进行干燥是一种既经济又环保的替代方法。通过均匀的区域光斑,甚至可以照射边长达 2 米的大型表面。原则上,所有对激光波长有足够吸收的材料都可以进行干燥。激光束只加热涂层,从而有针对性地蒸发溶剂,甚至在工件上烧结。所使用的激光辐射的光谱范围在近红外(NIR)范围内,更准确地说,在大约 900 到 1070 纳米之间,或者在蓝色二极管的情况下,在大约 445 纳米之间。由于易于集成到现有机器概念中,通常使用输出功率为 1-50 kW 的光纤引导高功率二极管激光系统。

二极管激光器提供的工艺优势

  • 二极管激光系统(WPE)的能量效率大于 50%。
  • 精确地将能量传递到待干燥层,几乎 100% 的光子能量被吸收并用于干燥。这也被称为 "冷干燥"。
  • 闭环控制(温度与激光能量)。
  • 光斑区域极为均匀,大小可调,在试验应用中还具有缩放功能。
  • 与对流干燥机相比,可节能 25-50%。

应用实例

基于二极管激光的卷对卷干燥工艺

燃气对流烤箱和高维护红外灯的最佳替代品

以半导体为基础,将电源直接转换为激光辐射,其功能不受化石燃料的影响,还能在加工过程中精确地使用能源。激光干燥大大减少了生产环境所需的空间,并通过更节能的过程控制实现了更快的加工速度。特别是在锂离子电池的生产过程中,Laserline 二极管激光器是电极浆料(泥浆)干燥的理想选择。这是气体对流烘箱和高维护红外灯的高效替代品。

更多详细信息,请参阅我们的期刊文章IDEEL 新闻稿

期刊

干燥过程的能源和质量周转

用激光干燥取代对流干燥?在天然气短缺和能源成本上升的情况下,人们寻求高效的电气化解决方案。基于二极管激光的辊对辊干燥工艺通过革命性的光束整形技术进行了优化,不仅能带来出色的产量和效果,还能为气体淘汰和气候保护做出重大贡献。

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新闻稿:研究项目 IDEEL

IDEEL 研究项目旨在推出一种激光干燥工艺,以实现更环保、更经济的锂离子电池批量生产。在此背景下,激光干燥阳极和锂离子电池阴极现已首次成功采用卷对卷工艺进行生产。这种创新的生产工艺大大降低了电极生产的能耗,同时将干燥速度提高了一倍。

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More climate-friendly laser drying process of lithium-ion batteries by Laserline diode lasers
© Fraunhofer ILT
Fuel cell bodies with multilayers by Laserline diode lasers

通过激光干燥技术实现燃料电池生产的革命性变革

燃料电池和电解系统处于清洁能源技术的最前沿,具有复杂的多层电极和薄膜结构,每个系统往往需要数百个电极和薄膜。挑战在于如何以较低的机器占地面积和较高的效率提高生产速度,而激光干燥则是一种变革性的解决方案。

我们的尖端激光干燥技术为燃料电池的生产提供了一种新的节能方式,解决了目前使用传统干燥箱的各个生产阶段的问题。从不同的基材和分离器到特定涂层(如催化剂涂层膜 (CCM))的应用,我们的激光系统可无缝集成到需要热处理的整个生产流程中。

激光干燥的优势

  • 精确和直接耦合:

激光烘干可将辐射直接耦合到目标层,空间清晰度高,确保了精确度和高加热率。

  • 无与伦比的效率:

我们的激光干燥系统采用 Laserline 二极管激光器,壁塞效率超过 50%,是燃料电池生产领域效率最高的解决方案之一。

  • 优化的热量管理:

激光系统通过闭环控制和毫秒级响应时间优化了热量管理,确保了干燥过程的可控性和高效性。

  • 扩大规模的助推器:

激光干燥是利用更紧凑的干燥机扩大批量生产规模的重要推动因素,可减少整个设备的占地面积并提高生产速度。

  • 基底吸收系数:

激光干燥工艺的效率和可行性取决于基材的吸收系数,以确保针对相关材料实现最佳性能。

主要功能和应用

1.生产步骤的多样性:

激光干燥适用于各种热处理和干燥步骤,包括卷对卷或连续加工,使其成为不同燃料电池组件(如气体扩散层或质子交换膜)的多功能解决方案。

2.冷能传输:

所有激光能量都紧密聚焦在目标层上,禁止对周围环境进行低效加热。由于目标层直接吸收能量,因此周围环境不会受到影响。

未来的基石:

燃料电池被认为是未来技术的基石,而激光干燥则是提高最紧凑高效干燥箱生产率的关键因素。

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

胶印色层的系统集成干燥

胶印色层的最佳激光干燥要求将光束源直接集成到印刷系统中。这是实现有效干燥和高效工艺控制的唯一途径。为此,必须将激光头、供应装置以及必要的均质器和线聚焦光学元件精确地集成到给定的装配空间内。这就需要结构紧凑、单独适用的组件。Laserline 的二极管激光器和光学元件以最佳方式满足了这些要求:其模块化和紧凑型设计使所有元件都能精确地满足客户的个性化需求。无需接受功率折衷。尽管设计高度紧凑,Laserline 的二极管激光器仍可轻松提供两位数千瓦的功率。

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