【摘 要】
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随着精准农业航空技术的发展,使用植保无人机搭载农药喷雾设备用于农作物病虫害防治已成为一种得力的辅助手段。植保无人机的使用实现了人机分离作业,避免了农药中毒,单位面积施药量小,能适应不同地块、作物,达到作业精准、适用性强、作业效率高的目的。航空植保产业的迅速发展加快了植保无人机智能农业装备的研发步伐,且植保无人机的应用大多追求大载药量、长效续航、高安全可靠性,提出了植保锂电池高品质工艺技术研发的迫切
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随着精准农业航空技术的发展,使用植保无人机搭载农药喷雾设备用于农作物病虫害防治已成为一种得力的辅助手段。植保无人机的使用实现了人机分离作业,避免了农药中毒,单位面积施药量小,能适应不同地块、作物,达到作业精准、适用性强、作业效率高的目的。航空植保产业的迅速发展加快了植保无人机智能农业装备的研发步伐,且植保无人机的应用大多追求大载药量、长效续航、高安全可靠性,提出了植保锂电池高品质工艺技术研发的迫切需求。针对这一问题,采用可调Burst模式的皮秒激光脉冲对植保锂电池负极材料进行切割试验。介绍了极片材料用激光切割的基本特性,及超快激光技术的特点。试验结果关注切割边缘毛刺、HAZ、分层宽度等切口特征和形貌的变化。主要研究内容如下:（1）采用面积推算法,分别对植保锂电池负极材料的铜箔和石墨材料进行了单脉冲烧蚀阈值试验,计算出分层宽度的理论值。证明了铜和石墨的烧蚀阈值差异是导致分层宽度产生的重要原因之一。（2）在单脉冲模式下,研究了激光功率对铜集流体和负极复合材料切割边缘成形形貌的影响。通过SEM观察到,铜集流体切口边缘有不规则分布的毛刺,HAZ随激光功率的增大而增大,而负极复合材料切口存在明显的分层宽度。发现由于有最低切断功率的限制,降低功率不能解决切割边缘出现的毛刺、HAZ、分层宽度等缺陷。（3）采用可调子脉冲个数的皮秒激光脉冲Burst模式对植保锂电池负极的铜集流体和负极复合材料进行切割,研究了不同Burst个数对切割质量的影响。结果表明,增加Burst个数能有效减小铜集流体切口边缘的HAZ。Burst脉冲串使铜集流体直接以快速热气化去除并带走大部分热量,少量余热使铜发生热熔化重新凝固在切口形成熔融重凝层,消除了边缘毛刺。当Burst模式应用在负极复合材料切割时,增大Burst个数可以降低分层宽度,使能量集中利用在材料去除而不是余热扩散,Burst个数N=10时,获得35μm的分层宽度。（4）通过切割试验获得了不同Burst个数下的最大切割速度,探究植保锂电池负极材料超快激光切割效率。发现最大切割速度随Burst个数的增加而增大,在37.4W和N=10时,铜集流体和负极复合材料分别获得了3800mm/s和500mm/s的最高Vm,分别是单脉冲模式下的6倍和2.5倍。并且,Burst个数的增大引起的最大切割速度的增幅明显比增大激光功率的增幅大。Burst模式可以实现小功率激光器的快速加工。在高速切割条件下,可完全消除铜集流体的色变HAZ,EDX能谱分析表明边缘热影响限制在熔融重凝区15μm范围内,这对于植保锂电池负极材料的切割质量和切割效率都有极大的提高。
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