多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法
【專利摘要】一種多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法，其使待加工的長條撓性片狀金屬材料于特定時(shí)間內(nèi)保持連續(xù)輸送狀態(tài)，再利用光纖激光配合振鏡操作，而能受控制于該金屬材料上各預(yù)設(shè)位進(jìn)行穿孔加工，再令穿孔后的金屬材料通過酸液，以進(jìn)行電蝕刻加工，以使該金屬材料表面形成糙化結(jié)構(gòu)，然后，于該金屬材料表面施以抗氧化加工，以形成一防止氧化的鍍層后加以烘干，最后，直接將該表面具有活性材料的金屬材料卷收或輸送至下一工序。
【專利說明】多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)一種多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法，尤指一種加工簡易、可彈性生產(chǎn)且具有低環(huán)保處理成本的金屬材料加工法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各種材料科技的進(jìn)步，應(yīng)用于鋰離子電池(LiB)、鋰離子電容(LiC)及超級(jí)電容中的金屬集流體(鋁箔、銅箔)結(jié)構(gòu)亦隨之產(chǎn)生極大的變化。
[0003]由于上述金屬集流體的功用為傳導(dǎo)(鋰離子電池、鋰離子電容及超級(jí)電容)對(duì)外輸出的電流，因此，其結(jié)構(gòu)上必須符合低內(nèi)阻(及離子易于穿透)的基本特性，而為滿足上述需求特性，目前較常見的作法有:
1.將金屬薄片(鋁箔、銅箔)材料利用表面酸化蝕刻處理進(jìn)行糙化加工，使該金屬薄片材料表面形成糙化結(jié)構(gòu)，藉以增加與表面涂布物質(zhì)的接觸面積，除可有效降低整體內(nèi)阻，并可使其具有較佳結(jié)合強(qiáng)度。
[0004]2.于該金屬薄片(鋁箔、銅箔)材料上設(shè)置密集排列的貫通穿孔，使該金屬薄片材料二表側(cè)的涂布物質(zhì)可利用該密集排列的穿孔而形成連通，進(jìn)而達(dá)到增加結(jié)合強(qiáng)度及降低內(nèi)阻的功效。
[0005]而針對(duì)上述于金屬薄片材料上產(chǎn)生穿孔的結(jié)構(gòu)，較常見的加工方式有:
a.利用設(shè)有針釘?shù)哪＞撸?jīng)由沖壓機(jī)械的帶動(dòng)而可直接于該金屬薄片材料上沖出預(yù)設(shè)的孔洞，此種加工方式雖然較為簡便、快速；然而，于其成型的各孔洞周緣會(huì)形成凸起的毛刺(此毛刺高度一般較涂布于金屬薄片材料表側(cè)的物質(zhì)厚度大，因此容易造成短路)，形成一結(jié)構(gòu)上的缺失，且受限于各針釘于模具內(nèi)的夾持與定位結(jié)構(gòu)所占用空間，使得各針釘之間必須保留適當(dāng)?shù)淖钚￠g距與空間，因此，各針釘?shù)呐帕袩o法滿足較密集需求，同時(shí)，利用該針釘直接沖壓貫穿金屬薄片材料，亦會(huì)造成針釘快速磨損，而更換針釘?shù)淖鳂I(yè)不但極為繁瑣，且大量增加生產(chǎn)成本，較不符合經(jīng)濟(jì)效益。
[0006]b.利用(絲)網(wǎng)印方式于金屬薄片材料上進(jìn)行U V油墨印刷，并于感光后對(duì)于未印刷部分進(jìn)行腐蝕穿孔，再除去該U V油墨；此種加工方式雖然利于大量生產(chǎn)，但由于網(wǎng)印技術(shù)的限制，對(duì)于小孔徑的網(wǎng)印加工過程中，容易產(chǎn)生網(wǎng)孔阻塞而造成不良情形，致使在小孔徑穿孔的加工過程中，具有較高的失敗率，再者，該U V油墨的使用與廢棄，亦會(huì)造成后續(xù)處理成本增加及環(huán)保負(fù)擔(dān)。
[0007]除了上述比較內(nèi)容之外，該針釘與網(wǎng)印加工方式皆受限于定位方式而僅適用于單次進(jìn)行固定面積的單片加工，而無法進(jìn)行卷對(duì)卷或其它連續(xù)輸送的持續(xù)加工，致使其生產(chǎn)的(單片)成品于應(yīng)用上亦受限(容易產(chǎn)生較多的廢料，且其加工與生產(chǎn)上亦容易停頓而不易持續(xù))，形成應(yīng)用上的缺失。
[0008]有鑒于已見的金屬薄片材料穿孔加工方式有上述缺點(diǎn)，發(fā)明人乃針對(duì)這些缺點(diǎn)研究改進(jìn)之道，終于有本發(fā)明產(chǎn)生。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明主要目的在于提供一種多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法，其可有效簡化加工程序，且其孔型及排列設(shè)定可程序化控制，易于對(duì)應(yīng)客戶需求而進(jìn)行多樣的生產(chǎn)模式。
[0010]為達(dá)成上述目的及功效，本發(fā)明多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法，至少包括: 一激光開孔步驟，是于一持續(xù)供應(yīng)的長條撓性片狀金屬材料上，利用激光方式進(jìn)行穿
孔加工，以使該金屬材料上的各預(yù)設(shè)位置上分布有穿孔；
一酸液電蝕刻步驟，使穿孔后的金屬材料通過酸液，以進(jìn)行電蝕刻加工，以使該金屬材料表面形成糙化結(jié)構(gòu)；
一卷收步驟，將該具有穿孔與表面糙化結(jié)構(gòu)的金屬材料卷收成卷狀。
[0011]為達(dá)成上述目的及功效，本發(fā)明多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法也可至少包括:
一激光開孔步驟，是于一持續(xù)供應(yīng)的長條撓性片狀金屬材料上，利用激光方式進(jìn)行穿孔加工，以使該金屬材料上的各預(yù)設(shè)位置上分布有穿孔；
一酸液電蝕刻步驟，使穿孔后的金屬材料通過酸液，以進(jìn)行電蝕刻加工，以使該金屬材料表面形成糙化結(jié)構(gòu)；
一向外輸送步驟，將該具有穿孔與表面糙化結(jié)構(gòu)的金屬材料輸送至下一加工作業(yè)的工序。
[0012]該酸液電蝕刻步驟之后，可執(zhí)行一后處理步驟，以于金屬材料表面施以抗氧化加工，以形成一防止氧化的鍍層。
[0013]該酸液電蝕刻步驟與后處理步驟之間至少依序設(shè)有一水洗步驟、一酸洗步驟及另一水洗步驟，以確實(shí)清除金屬材料表面的蝕刻后酸液。
[0014]于激光開孔步驟前預(yù)先經(jīng)一施放步驟，使該金屬材料由一卷收狀態(tài)逐漸釋放，以持續(xù)供應(yīng)加工。
[0015]于激光開孔步驟前，預(yù)先經(jīng)一施放步驟，使該金屬材料由一供料裝置于加工時(shí)間內(nèi)保持連續(xù)輸送供料狀態(tài)，以便于持續(xù)加工。
[0016]該施放步驟與激光開孔步驟之間至少設(shè)有一除油步驟及一水洗步驟，以確實(shí)清潔金屬材料表面。
[0017]于該后處理步驟之后，依序經(jīng)一水洗步驟及一烘干步驟，以清潔該金屬材料上的氧化鍍層表面，并使其得以快速干燥。
[0018]該激光開孔步驟利用光纖激光配合振鏡操作，而能受控制于金屬材料上各預(yù)設(shè)位進(jìn)行穿孔加工。
[0019]該激光開孔步驟與酸液電蝕刻步驟之間至少設(shè)有一水洗步驟，以確實(shí)清潔金屬材料表面。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:
1、本發(fā)明利用光纖激光配合振鏡操作的穿孔方式，可有效簡化加工程序，且其孔型及排列設(shè)定可程序化控制，易于對(duì)應(yīng)客戶需求而進(jìn)行多樣的生產(chǎn)模式。
[0021]2、本發(fā)明適用于小孔徑加工，且其加工后的穿孔周緣可保持平整，具有良好穿孔
加工質(zhì)量。
[0022]3、本發(fā)明其相較于傳統(tǒng)機(jī)械針釘穿孔方式，具有較低的工具損耗；而相對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)印蝕刻穿孔方式，則可節(jié)省相關(guān)廢料的環(huán)保處理成本，因此，可有效降低生產(chǎn)成本。
[0023]為使本發(fā)明的上述目的、功效及特征可獲致更具體的了解，茲依下列【專利附圖】

【附圖說明】如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例加工流程圖。
[0025]圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例加工流程圖。
[0026]主要組件符號(hào)說明:
510...施放；
511...除油；
S12、S31、S33、S41...水洗；
520...激光開孔；
521...水洗；
530...酸液電蝕刻；
532...酸洗；
S40...后處理；
542...烘干；
550...卷收；
5501..向外輸送。
【具體實(shí)施方式】
[0027]請(qǐng)參圖1所示，可知本發(fā)明第一實(shí)施例應(yīng)用于卷對(duì)卷的加工方式，其主要的加工流程包括:一施放S I O步驟、一激光開孔S 2 Q步驟、一酸液電蝕刻S 3 O步驟、一后處理S 4 O步驟及一卷收S 5 O步驟；其中該施放S I O步驟,使薄片狀的金屬材料可由一卷收狀態(tài)向外逐漸釋放，或經(jīng)由前一供料裝置逐漸釋放，以持續(xù)供應(yīng)后續(xù)加工需求，亦可使薄片狀金屬材料于加工時(shí)間內(nèi)保持連續(xù)輸送的供料狀態(tài)；然后，可依需要使該金屬材料分別經(jīng)一除油S I I步驟、一水洗S I 2步驟，以確實(shí)清潔該薄片狀金屬材料表面。
[0028]激光開孔S 2 O步驟，利用光纖激光配合受預(yù)設(shè)程序控制的振鏡操作，而能于該金屬材料上各預(yù)設(shè)位進(jìn)行不同孔徑、間距及排列方式等穿孔加工；而于完成穿孔加工后，則可經(jīng)一水洗S 2 I步驟，確實(shí)清除金屬材料表面的殘?jiān)c臟污。
[0029]酸液電蝕刻S 3 O步驟，使前述穿孔后的金屬材料通過酸液，并進(jìn)行電蝕刻加工，以使該金屬材料表面形成糙化結(jié)構(gòu)(例如凹凸不平的表面、毛球結(jié)構(gòu)、多孔性結(jié)構(gòu)等類似結(jié)構(gòu))；然后，再依序設(shè)有一水洗S 3 I步驟、一酸洗S 3 2步驟及一水洗S 3 3步驟，以確實(shí)清除該金屬材料表面殘留的蝕刻后酸液。
[0030]后處理S 4 O步驟，是于該完成穿孔及糙化加工的金屬材料二側(cè)表面分別施以抗氧化加工，以形成一防止氧化的鍍層，避免該金屬材料因長久曝露于空氣中而產(chǎn)生氧化作用；然后依序經(jīng)一水洗S 4 I步驟及一烘干S 4 2步驟，以清潔該金屬材料上的氧化鍍層表面，并使其得以快速干燥。
[0031]卷收S 5 O步驟，是將該具有穿孔、表面糙化的金屬材料卷收成卷狀，以利于后續(xù)保存及運(yùn)送作業(yè)；且藉由此種卷收成卷狀的金屬材料，于日后可經(jīng)由卷放持續(xù)供料，以利于自動(dòng)化加工。
[0032]請(qǐng)參圖2所示，可知本發(fā)明第二實(shí)施例應(yīng)用于連續(xù)輸送的加工方式，其主要的加工流程包括:與前述第一實(shí)施例完全相同的施放S I O步驟、激光開孔S 2 O步驟、酸液電蝕刻S 3 O步驟、后處理S 4 O步驟，而最后則配合一向外輸送S 5 O I步驟，其中該施放S I O步驟、除油S I I步驟、水洗S I 2步驟、激光開孔S 2 O步驟、水洗S 2 I步驟、酸液電蝕刻S 3 O步驟、水洗S 3 I步驟、酸洗S 3 2步驟、水洗S 3 3步驟、后處理S 4 O步驟、水洗S 4 I步驟及烘干S 4 2步驟皆與前述第一實(shí)施例完全相同，在此不多作贅述。
[0033]該最后的向外輸送S 5 O I步驟，是將該具有穿孔、表面糙化的片狀金屬材料連續(xù)輸送至下一工序(加工段)，以因應(yīng)具有直接加工需求的場合，使其具有更廣泛的應(yīng)用范圍，而可配合不同的自動(dòng)化加工環(huán)境。
[0034]本發(fā)明藉由上述方法所加工完成的金屬材料，于后續(xù)加工時(shí)，可于其外表側(cè)另涂布有一活性材料，該活性材料可通過各穿孔而與金屬材料形成更牢固的結(jié)合，且該活性材料可利用糙化表面與金屬材料形成更大面積的接觸，藉以達(dá)到降低內(nèi)阻的功效。
[0035]綜合以上所述，本發(fā)明多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法確可達(dá)成簡化加工程序、易于彈性規(guī)劃生產(chǎn)且具有環(huán)保效益的功效，實(shí)為一具有新穎性及進(jìn)步性的發(fā)明，爰依法提出申請(qǐng)發(fā)明專利；惟上述說明內(nèi)容，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例說明，舉凡依本發(fā)明技術(shù)手段與范疇所延伸的變化、修飾、改變或等效置換者，亦皆應(yīng)落入本發(fā)明專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法，其特征在于至少包括: 一激光開孔步驟，是于一持續(xù)供應(yīng)的長條撓性片狀金屬材料上，利用激光方式進(jìn)行穿孔加工，以使該金屬材料上的各預(yù)設(shè)位置上分布有穿孔； 一酸液電蝕刻步驟，使穿孔后的金屬材料通過酸液，以進(jìn)行電蝕刻加工，以使該金屬材料表面形成糙化結(jié)構(gòu)； 一卷收步驟，將該具有穿孔與表面糙化結(jié)構(gòu)的金屬材料卷收成卷狀。
2.一種多孔性集流體金屬材料連續(xù)加工法，其特征在于至少包括: 一激光開孔步驟，是于一持續(xù)供應(yīng)的長條撓性片狀金屬材料上，利用激光方式進(jìn)行穿孔加工，以使該金屬材料上的各預(yù)設(shè)位置上分布有穿孔； 一酸液電蝕刻步驟，使穿孔后的金屬材料通過酸液，以進(jìn)行電蝕刻加工，以使該金屬材料表面形成糙化結(jié)構(gòu)； 一向外輸送步驟，將該具有穿孔與表面糙化結(jié)構(gòu)的金屬材料輸送至下一加工作業(yè)的工序。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該酸液電蝕刻步驟之后，可執(zhí)行一后處理步驟，以于金屬材料表面施以抗氧化加工，以形成一防止氧化的鍍層。
4.如權(quán)利要求3所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該酸液電蝕刻步驟與后處理步驟之間至少依序設(shè)有一水洗步驟、一酸洗步驟及另一水洗步驟，以確實(shí)清除金屬材料表面的蝕刻后酸液。
5.如權(quán)利要求1或2所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，于激光開孔步驟前預(yù)先經(jīng)一施放步驟，使該金屬材料由一卷收狀態(tài)逐漸釋放，以持續(xù)供應(yīng)加工。
6.如權(quán)利要求3所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，于激光開孔步驟前預(yù)先經(jīng)一施放步驟，使該金屬材料由一卷收狀態(tài)逐漸釋放，以持續(xù)供應(yīng)加工。
7.如權(quán)利要求1或2所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，于激光開孔步驟前，預(yù)先經(jīng)一施放步驟，使該金屬材料由一供料裝置于加工時(shí)間內(nèi)保持連續(xù)輸送供料狀態(tài)，以便于持續(xù)加工。
8.如權(quán)利要求3所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，于激光開孔步驟前預(yù)先經(jīng)一施放步驟，使該金屬材料由一供料裝置于加工時(shí)間內(nèi)保持連續(xù)輸送供料狀態(tài)，以便于持續(xù)加工。
9.如權(quán)利要求5所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該施放步驟與激光開孔步驟之間至少設(shè)有一除油步驟及一水洗步驟，以確實(shí)清潔金屬材料表面。
10.如權(quán)利要求7所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該施放步驟與激光開孔步驟之間至少設(shè)有一除油步驟及一水洗步驟，以確實(shí)清潔金屬材料表面。
11.如權(quán)利要求3所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，于該后處理步驟之后，依序經(jīng)一水 洗步驟及一烘干步驟，以清潔該金屬材料上的氧化鍍層表面，并使其得以快速干燥。
12.如權(quán)利要求6所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，于該后處理步驟之后，依序經(jīng)一水洗步驟及一烘干步驟，以清潔該金屬材料上的氧化鍍層表面，并使其得以快速干燥。
13.如權(quán)利要求8所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，于該后處理步驟之后，依序經(jīng)一水洗步驟及一烘干步驟，以清潔該金屬材料上的氧化鍍層表面，并使其得以快速干燥。
14.如權(quán)利要求1或2所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該激光開孔步驟利用光纖激光配合振鏡操作，而能受控制于金屬材料上各預(yù)設(shè)位進(jìn)行穿孔加工。
15.如權(quán)利要求3所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該激光開孔步驟利用光纖激光配合振鏡操作，而能受控制于金屬材料上各預(yù)設(shè)部位進(jìn)行穿孔加工。
16.如權(quán)利要求5所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該激光開孔步驟利用光纖激光配合振鏡操作，而能受控制于金屬材料上各預(yù)設(shè)部位進(jìn)行穿孔加工。
17.如權(quán)利要求7所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該激光開孔步驟利用光纖激光配合振鏡操作，而能受控制于金屬材料上各預(yù)設(shè)部位進(jìn)行穿孔加工。
18.如權(quán)利要求1或2所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該激光開孔步驟與酸液電蝕刻步驟之間至少設(shè)有一水洗步驟，以確實(shí)清潔金屬材料表面。
19.如權(quán)利要求3所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該激光開孔步驟與酸液電蝕刻步驟之間至少設(shè)有一水洗步驟，以確實(shí)清潔金屬材料表面。
20.如權(quán)利要求4所述的多孔性集流體金屬材料加工法，其特征在于，該激光開孔步驟與酸液電蝕刻步驟之間至少設(shè)有一水洗步驟，以確實(shí)清潔金屬材料表面。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK103972513SQ201310047741
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月6日
【發(fā)明者】黃浩翔 申請(qǐng)人:永箔科技股份有限公司