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JP7746101B2 - Laser cutting method for metal foil - Google Patents
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JP7746101B2 - Laser cutting method for metal foil - Google Patents

Laser cutting method for metal foil

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JP7746101B2 JP2021162889A JP2021162889A JP7746101B2 JP 7746101 B2 JP7746101 B2 JP 7746101B2 JP 2021162889 A JP2021162889 A JP 2021162889A JP 2021162889 A JP2021162889 A JP 2021162889A JP 7746101 B2 JP7746101 B2 JP 7746101B2
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Description

本発明は、金属箔のレーザ切断方法に関する。 The present invention relates to a method for laser cutting metal foil.

金属材料で作られた加工対象を切断する手法の一つとして、レーザ光の照射によるレーザ切断が知られている。レーザ切断とは、レーザ光を加工対象の切断する部分に照射し、レーザ光のエネルギで当該部分を溶融させ、加工対象を切断する方法である(例えば、非特許文献1参照)。 Laser cutting, which involves irradiating a metal workpiece with laser light, is known as one method for cutting the workpiece. Laser cutting involves irradiating the part of the workpiece to be cut with laser light, melting that part with the energy of the laser light, and cutting the workpiece (see, for example, Non-Patent Document 1).

Patwa, Rahul, et al. "High speed laser cutting of electrodes for advanced batteries." International Congress on Applications of Lasers & Electro Optics. 2010.Patwa, Rahul, et al. "High speed laser cutting of electrodes for advanced batteries." International Congress on Applications of Lasers & Electro Optics. 2010.

加工対象が金属箔である場合、当該金属箔は変形したり破れたりしやすいため、レーザ切断における各種パラメータを、より厚い金属部材の場合と同様に設定すると、所要の品質が得られ難い場合があった。 When the object to be processed is metal foil, the foil is prone to deformation and tearing, so if the various laser cutting parameters are set in the same way as for thicker metal components, it can be difficult to achieve the required quality.

また、金属箔が電池の正極に適用されるような場合にあっては、より高品質なレーザ切断が求められる。 In addition, when metal foil is used as the positive electrode of a battery, higher quality laser cutting is required.

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、電池の正極を構成する加工対象としての金属箔をレーザ切断することが可能となるような、改善された新規な金属箔のレーザ切断方法を得ること、である。 Therefore, one of the objectives of the present invention is to provide an improved, novel method for laser cutting metal foil, which makes it possible to laser cut metal foil as a processing target that constitutes, for example, the positive electrode of a battery.

本発明の金属箔のレーザ切断方法は、例えば、電池の正極を構成する加工対象としての金属箔にレーザ光のパルスを10[MHz]以下の周波数で断続的に照射することにより当該加工対象をレーザ切断する。 The metal foil laser cutting method of the present invention laser-cuts a metal foil, which serves as a processing target, for example, a battery positive electrode, by intermittently irradiating the metal foil with pulses of laser light at a frequency of 10 MHz or less.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記パルスの照射領域と次の前記パルスの照射領域との重なり率Rを、以下の式(1)
R=L2/L1 ・・・ (1)
ここに、L1:前記照射領域の掃引方向における長さ、L2:前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に重なっている場合には前記パルスと前記次のパルスとの重複領域の前記掃引方向における長さ、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に接している場合には0、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に距離I(>0)だけ離間している場合には-I、と定義した場合、前記重なり率Rは、-21[%]以上かつ99[%]以下であってもよい。
In the metal foil laser cutting method, the overlap rate R between the irradiation area of the pulse and the irradiation area of the next pulse is calculated by the following formula (1):
R=L2/L1... (1)
Here, when L1 is defined as the length in the sweep direction of the irradiation region, L2 is defined as the length in the sweep direction of an overlap region between the pulse and the next pulse when the pulse and the next pulse overlap in the sweep direction, 0 when the pulse and the next pulse are in contact with each other in the sweep direction, and −I when the pulse and the next pulse are spaced apart by a distance I (>0) in the sweep direction, the overlap rate R may be −21% or more and 99% or less.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光の照射エネルギが、5.0[J/mm]未満であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the irradiation energy of the laser light may be less than 5.0 [J/mm].

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記金属箔の厚さが、500[μm]以下であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the thickness of the metal foil may be 500 μm or less.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記金属箔は、皮膜で覆われた箇所と、皮膜で覆われていない箇所と、を有してもよい。 In the metal foil laser cutting method, the metal foil may have areas covered with a coating and areas not covered with a coating.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光のスポット径が、100[μm]以下であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the spot diameter of the laser light may be 100 μm or less.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光のスポット径が、50[μm]以下であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the spot diameter of the laser light may be 50 μm or less.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光のスポット径が、28[μm]以下であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the spot diameter of the laser light may be 28 μm or less.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光のピーク出力が、150[W]以上であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the peak output of the laser light may be 150 W or more.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記金属箔は、アルミニウム系材料で作られた金属層を有してもよい。 In the metal foil laser cutting method, the metal foil may have a metal layer made of an aluminum-based material.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記周波数が、1[MHz]以下であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the frequency may be 1 MHz or less.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光のピーク出力が、200[W]以上であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the peak output of the laser light may be 200 W or more.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記金属箔は、前記金属層の表面に塗布された活物質層を有してもよい。 In the metal foil laser cutting method, the metal foil may have an active material layer applied to the surface of the metal layer.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光の照射エネルギが、0.03[J/mm]以上かつ0.8[J/mm]以下であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the irradiation energy of the laser light may be 0.03 [J/mm] or more and 0.8 [J/mm] or less.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記金属箔は、アルミニウム系材料で作られた金属層と、当該金属層の表面に塗布されセラミックで作られたセラミック絶縁層と、を有してもよい。 In the metal foil laser cutting method, the metal foil may have a metal layer made of an aluminum-based material and a ceramic insulating layer made of ceramic and applied to the surface of the metal layer.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記周波数が、300[kHz]以上であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the frequency may be 300 kHz or higher.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光の照射エネルギが、0.05[J/mm]以上かつ1.0[J/mm]未満であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the irradiation energy of the laser light may be 0.05 [J/mm] or more and less than 1.0 [J/mm].

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記パルスの照射領域と次の前記パルスの照射領域との重なり率Rを、以下の式(1)
R=L2/L1 ・・・ (1)
ここに、L1:前記照射領域の掃引方向における長さ、L2:前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に重なっている場合には前記パルスと前記次のパルスとの重複領域の前記掃引方向における長さ、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に接している場合には0、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に距離I(>0)だけ離間している場合には-I、と定義した場合、前記重なり率Rが、21[%]より大きくてもよい。
In the metal foil laser cutting method, the overlap rate R between the irradiation area of the pulse and the irradiation area of the next pulse is calculated by the following formula (1):
R=L2/L1... (1)
Here, when L1 is defined as the length in the sweep direction of the irradiation region, L2 is defined as the length in the sweep direction of the overlap region between the pulse and the next pulse when the pulse and the next pulse overlap in the sweep direction, 0 when the pulse and the next pulse are in contact with each other in the sweep direction, and −I when the pulse and the next pulse are spaced apart by a distance I (>0) in the sweep direction, the overlap rate R may be greater than 21%.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記周波数が、100[kHz]以上であり、かつ前記レーザ光の照射エネルギが、0.4[J/mm]未満であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the frequency may be 100 kHz or more, and the irradiation energy of the laser light may be less than 0.4 J/mm.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記金属箔は、アルミニウム系材料で作られた金属層と、当該金属層の表面に塗布されポリマーで作られたポリマー絶縁層と、を有してもよい。 In the metal foil laser cutting method, the metal foil may have a metal layer made of an aluminum-based material and a polymer insulating layer made of a polymer and applied to the surface of the metal layer.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光のピーク出力が、600[W]以上かつ800[W]以下であるとともに、前記パルスの照射領域と次の前記パルスの照射領域との重なり率Rを、以下の式(1)
R=L2/L1 ・・・ (1)
ここに、L1:前記照射領域の掃引方向における長さ、L2:前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に重なっている場合には前記パルスと前記次のパルスとの重複領域の前記掃引方向における長さ、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に接している場合には0、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に距離I(>0)だけ離間している場合には-I、と定義した場合、前記重なり率Rは、70[%]以上かつ80[%]以下であってもよい。
In the metal foil laser cutting method, the peak output of the laser light is 600 [W] or more and 800 [W] or less, and an overlap rate R between an irradiation area of the pulse and an irradiation area of the next pulse is set to be equal to or less than the following formula (1):
R=L2/L1... (1)
Here, when L1 is defined as the length in the sweep direction of the irradiation region, L2 is defined as the length in the sweep direction of an overlap region between the pulse and the next pulse when the pulse and the next pulse overlap in the sweep direction, 0 when the pulse and the next pulse are in contact with each other in the sweep direction, and −I when the pulse and the next pulse are spaced apart by a distance I (>0) in the sweep direction, the overlap rate R may be 70% or more and 80% or less.

前記金属箔のレーザ切断方法では、前記レーザ光のピーク出力が、300[W]より大きく、かつ前記重なり率は、40[%]以上であってもよい。 In the metal foil laser cutting method, the peak output of the laser light may be greater than 300 W and the overlap rate may be 40% or greater.

前記金属箔のレーザ切断方法では、同じ経路で複数回の掃引を実行してもよい。 In the metal foil laser cutting method, multiple sweeps may be performed along the same path.

前記金属箔のレーザ切断方法では、複数回の掃引は、レーザ光の照射条件がそれぞれ異なる二回以上の掃引を含んでもよい。 In the metal foil laser cutting method, the multiple sweeps may include two or more sweeps each having different laser light irradiation conditions.

本発明によれば、電池の正極を構成する加工対象としての金属箔をレーザ切断することが可能な、より改善された新規な金属箔のレーザ切断方法を得ることができる。 The present invention provides a novel and improved method for laser cutting metal foil, which is capable of laser cutting metal foils that constitute the positive electrodes of batteries.

図1は、第1実施形態のレーザ切断装置の例示的な概略構成図である。FIG. 1 is an exemplary schematic configuration diagram of a laser cutting device according to a first embodiment. 図2は、実施形態のレーザ切断装置による加工対象の一例としての金属箔の例示的かつ模式的な断面図である。FIG. 2 is an exemplary schematic cross-sectional view of a metal foil as an example of an object to be processed by the laser cutting device of the embodiment. 図3は、実施形態のレーザ切断装置による加工対象の一例としての金属箔の例示的かつ模式的な平面図である。FIG. 3 is an illustrative and schematic plan view of a metal foil as an example of an object to be processed by the laser cutting device of the embodiment. 図4は、実施形態のレーザ切断装置の光源の出力の時間波形の一例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a time waveform of the output of the light source of the laser cutting device according to the embodiment. 図5は、実施形態のレーザ切断装置から出力されたレーザ光の時間的に連続する二つのパルスの加工対象の表面上での照射範囲の一例を示す模式的な平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of an irradiation area on the surface of an object to be processed of two temporally consecutive pulses of laser light output from the laser cutting device of the embodiment. 図6は、実施形態のレーザ切断装置から出力されたレーザ光の時間的に連続する二つのパルスの加工対象の表面上での照射範囲の別の一例を示す模式的な平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view showing another example of an irradiation range on the surface of the object to be processed of two temporally consecutive pulses of laser light output from the laser cutting device of the embodiment. 図7は、実施形態のレーザ切断装置におけるスポット径の定義を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing the definition of the spot diameter in the laser cutting device of the embodiment. 図8は、加工対象としての金属箔の切断された端縁の一例の側面視での撮影画像である。FIG. 8 is a photographed side view of an example of a cut edge of a metal foil as a processing object. 図9は、加工対象としての金属箔の切断された端縁の一例の平面視での撮影画像である。FIG. 9 is a photographed image in plan view of an example of a cut edge of a metal foil as a processing object. 図10は、加工対象としての金属箔の切断された端縁の別の一例の平面視での撮影画像である。FIG. 10 is a photographed image in plan view of another example of a cut edge of a metal foil as a processing object. 図11は、実施形態のレーザ切断装置によって皮膜無しのアルミニウム箔を切断した場合の当該切断された端縁における厚さ方向の突出物の高さについての、レーザ光の照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing an example of an evaluation result of the height of protrusions in the thickness direction at the cut edge when uncoated aluminum foil is cut by the laser cutting device of the embodiment, relative to the irradiation energy of the laser light and the pulse frequency. 図12は、実施形態のレーザ切断装置によって皮膜無しのアルミニウム箔を切断した場合の当該切断された端縁における表面に沿う方向の突出物の高さについての、パルスの重なり率および光源からの出力に対する評価結果の一例を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing an example of an evaluation result of the pulse overlap rate and the output from the light source with respect to the height of protrusions in the direction along the surface of the cut edge when uncoated aluminum foil is cut by the laser cutting device of the embodiment. 図13は、実施形態のレーザ切断装置によって皮膜無しのアルミニウム箔を切断した場合の当該切断された端縁における変色領域の幅についてのレーザ光の照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing an example of an evaluation result of the width of the discolored area at the cut edge when uncoated aluminum foil is cut by the laser cutting device of the embodiment, as a function of the irradiation energy of the laser light and the pulse frequency. 図14は、実施形態のレーザ切断装置によって活物質層付きアルミニウム箔を切断した場合の当該切断された端縁における厚さ方向の突出物の高さについての、レーザ光の照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing an example of an evaluation result of the height of protrusions in the thickness direction at the cut edge when an aluminum foil with an active material layer is cut by the laser cutting device of the embodiment, relative to the irradiation energy of the laser light and the pulse frequency. 図15は、実施形態のレーザ切断装置によって活物質層付きアルミニウム箔を切断した場合の当該切断された端縁における表面に沿う方向の突出物の高さについての、パルスの重なり率および光源からの出力に対する評価結果の一例を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing an example of evaluation results for the pulse overlap rate and the output from the light source with respect to the height of protrusions in the direction along the surface at the cut edge when an aluminum foil with an active material layer is cut by the laser cutting device of the embodiment. 図16は、実施形態のレーザ切断装置によって活物質層付きアルミニウム箔を切断した場合の当該切断された端縁における変色領域の幅についてのレーザ光の照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing an example of the evaluation results for the width of the discolored area at the cut edge when an aluminum foil with an active material layer is cut using the laser cutting device of the embodiment, versus the irradiation energy of the laser light and the pulse frequency. 図17は、実施形態のレーザ切断装置によってセラミック絶縁層付きアルミニウム箔を切断した場合の当該切断された端縁における厚さ方向の突出物の高さについての、レーザ光の照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing an example of the evaluation results for the height of protrusions in the thickness direction at the cut edge when aluminum foil with a ceramic insulation layer is cut by the laser cutting device of the embodiment, versus the irradiation energy of the laser light and the pulse frequency. 図18は、実施形態のレーザ切断装置によってセラミック絶縁層付きアルミニウム箔を切断した場合の当該切断された端縁における表面に沿う方向の突出物の高さについての、パルスの重なり率および光源からの出力に対する評価結果の一例を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing an example of the evaluation results for the pulse overlap rate and the output from the light source with respect to the height of protrusions in the direction along the surface at the cut edge when aluminum foil with a ceramic insulation layer is cut by the laser cutting device of the embodiment. 図19は、実施形態のレーザ切断装置によってポリマー絶縁層付きアルミニウム箔を切断した場合の当該切断された端縁における表面に沿う方向の突出物の高さについての、パルスの重なり率および光源からの出力に対する評価結果の一例を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing an example of the evaluation results for the pulse overlap rate and the output from the light source with respect to the height of protrusions in the direction along the surface at the cut edge when aluminum foil with a polymer insulation layer is cut by the laser cutting device of the embodiment. 図20は、第2実施形態のレーザ切断装置の例示的な概略構成図である。FIG. 20 is an exemplary schematic configuration diagram of a laser cutting device according to the second embodiment.

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果(効果)は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)のうち少なくとも一つを得ることが可能である。 The following describes exemplary embodiments of the present invention. The configurations of the embodiments described below, as well as the actions and results (effects) achieved by these configurations, are merely examples. The present invention can also be realized using configurations other than those disclosed in the following embodiments. Furthermore, according to the present invention, it is possible to obtain at least one of the various effects (including derivative effects) achieved by the configurations.

以下に示される実施形態は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。 The embodiments shown below have similar configurations. Therefore, the configurations of each embodiment provide similar actions and effects based on the similar configurations. Furthermore, below, similar configurations will be assigned similar reference numerals, and duplicate explanations may be omitted.

また、各図において、X方向を矢印Xで表し、Y方向を矢印Yで表し、Z方向を矢印Zで表している。X方向、Y方向、およびZ方向は、互いに交差するとともに直交している。X方向およびY方向は、加工対象Wの表面Wa(加工面)に沿う方向であり、Z方向は、当該表面Waの法線方向である。なお、いくつかの図中では、X方向が掃引方向SDとして例示されているが、掃引方向SDは、Z方向と交差していればよく、X方向には限定されない。 In addition, in each figure, the X direction is represented by arrow X, the Y direction is represented by arrow Y, and the Z direction is represented by arrow Z. The X, Y, and Z directions intersect and are perpendicular to each other. The X and Y directions are directions along the surface Wa (machining surface) of the workpiece W, and the Z direction is the normal direction to the surface Wa. Note that in some figures, the X direction is shown as the sweeping direction SD, but the sweeping direction SD need only intersect with the Z direction and is not limited to the X direction.

[第1実施形態]
[レーザ切断装置の構成]
図1は、第1実施形態のレーザ切断装置100の概略構成図である。レーザ切断装置100は、レーザ装置110と、光学ヘッド120と、光ファイバ130と、コントローラ140と、を備えている。
[First embodiment]
[Configuration of laser cutting device]
1 is a schematic diagram of a laser cutting device 100 according to the first embodiment. The laser cutting device 100 includes a laser device 110, an optical head 120, an optical fiber 130, and a controller 140.

レーザ装置110は、光源としてレーザ発振器を備えており、一例としては、数kWのパワーのシングルモードのレーザ光を出力できるよう構成されている。レーザ装置110が出力するレーザ光の波長は、例えば、800[nm]以上かつ1200[nm]以下であるが、これには限定されない。また、レーザ装置110は、連続発振レーザを、例えば、10[MHz]以下の周波数で断続的に出力することができる。 The laser device 110 is equipped with a laser oscillator as a light source and is configured to output, for example, single-mode laser light with a power of several kW. The wavelength of the laser light output by the laser device 110 is, for example, not less than 800 nm and not more than 1200 nm, but is not limited to this. The laser device 110 can also output a continuous wave laser intermittently at a frequency of, for example, not more than 10 MHz.

光ファイバ130は、レーザ装置110と光学ヘッド120とを光学的に接続し、レーザ装置110から出力されたレーザ光を光学ヘッド120に導く。レーザ装置110が、シングルモードレーザ光を出力する場合、光ファイバ130は、シングルモードレーザ光を伝送するよう構成される。この場合、シングルモードレーザ光のMビーム品質は、1.2以下に設定される。また、レーザ装置110がマルチモードレーザ光を出力する場合、光ファイバ130はマルチモードレーザ光を伝送するよう、構成される。 The optical fiber 130 optically connects the laser device 110 and the optical head 120, and guides the laser light output from the laser device 110 to the optical head 120. When the laser device 110 outputs a single-mode laser light, the optical fiber 130 is configured to transmit the single-mode laser light. In this case, the M2 beam quality of the single-mode laser light is set to 1.2 or less. When the laser device 110 outputs a multimode laser light, the optical fiber 130 is configured to transmit the multimode laser light.

光学ヘッド120は、レーザ装置110から入力されたレーザ光を加工対象Wの表面Waへ照射するための光学装置である。光学ヘッド120は、コリメートレンズ121と、集光レンズ122と、DOE123(diffractive optical element、回折光学素子)と、を有している。コリメートレンズ121および集光レンズ122は、光学部品とも称されうる。光学ヘッド120は、コリメートレンズ121および集光レンズ122以外の光学部品を有してもよい。 The optical head 120 is an optical device for irradiating the laser light input from the laser device 110 onto the surface Wa of the workpiece W. The optical head 120 has a collimating lens 121, a condensing lens 122, and a DOE 123 (diffractive optical element). The collimating lens 121 and the condensing lens 122 may also be referred to as optical components. The optical head 120 may have optical components other than the collimating lens 121 and the condensing lens 122.

本実施形態では、光学ヘッド120は、加工対象Wの表面Wa上でレーザ光Lの照射を行いながらレーザ光Lを掃引するため、加工対象Wとの相対位置を変更可能に構成されている。光学ヘッド120と加工対象Wとの相対移動は、光学ヘッド120の移動、加工対象Wの移動、または光学ヘッド120および加工対象Wの双方の移動により、実現されうる。 In this embodiment, the optical head 120 is configured to be able to change its position relative to the workpiece W, in order to sweep the laser light L while irradiating it over the surface Wa of the workpiece W. Relative movement between the optical head 120 and the workpiece W can be achieved by moving the optical head 120, moving the workpiece W, or moving both the optical head 120 and the workpiece W.

コリメートレンズ121は、入力されたレーザ光をコリメートする。コリメートされたレーザ光は、平行光になる。集光レンズ122は、平行光としてのレーザ光を集光し、レーザ光L(出力光)として、加工対象Wに照射する。また、DOE123は、コリメートレンズ121と集光レンズ122との間に配置され、レーザ光のビームの形状(以下、ビーム形状と称する)を成形する。DOE123は、例えば、周期の異なる複数の回折格子が重ね合わせられた構成を有している。DOE123は、平行光を、各回折格子の影響を受けた方向に曲げたり、重ね合わせたりすることにより、より好適な形状のビームを成形することができる。DOE123は、ビームシェイパとも称されうる。 The collimating lens 121 collimates the input laser light. The collimated laser light becomes parallel light. The condensing lens 122 condenses the parallel laser light and irradiates the workpiece W with it as laser light L (output light). The DOE 123 is positioned between the collimating lens 121 and the condensing lens 122 and shapes the shape of the laser light beam (hereinafter referred to as the beam shape). The DOE 123 has, for example, a configuration in which multiple diffraction gratings with different periods are superimposed. The DOE 123 can shape a beam with a more suitable shape by bending the parallel light in a direction influenced by each diffraction grating or by superimposing the gratings. The DOE 123 can also be called a beam shaper.

このような構成により、光学ヘッド120は、加工対象Wの表面Waへ、Z方向の反対方向に、レーザ光Lを照射する。光学ヘッド120からのレーザ光Lの照射方向は、Z方向の反対方向である。光学ヘッド120は、例えば、ビーム径が10[μm]以上かつ100[μm]以下となるようにレーザ光Lを集光することができる。 With this configuration, the optical head 120 irradiates the surface Wa of the workpiece W with laser light L in the opposite direction to the Z direction. The irradiation direction of the laser light L from the optical head 120 is the opposite direction to the Z direction. The optical head 120 can focus the laser light L so that the beam diameter is, for example, greater than or equal to 10 μm and less than or equal to 100 μm.

コントローラ140は、レーザ装置110の作動や、表面Wa上でレーザ光Lが掃引されるように光学ヘッド120と加工対象Wとを相対移動する相対移動機構(不図示)の作動等を制御することができる。 The controller 140 can control the operation of the laser device 110 and the operation of a relative movement mechanism (not shown) that moves the optical head 120 and the workpiece W relative to each other so that the laser light L is swept over the surface Wa.

[加工対象]
図2は、加工対象Wとしての金属箔10の断面図であり、図3は、金属箔10の平面図である。本実施形態では、レーザ切断装置100の加工対象Wは、電池の正極を構成する金属箔10である。金属箔10の厚さは、例えば、厚さが500[μm]以下であるが、これには限定されない。
[Processing target]
Fig. 2 is a cross-sectional view of the metal foil 10 as the processing object W, and Fig. 3 is a plan view of the metal foil 10. In this embodiment, the processing object W of the laser cutting device 100 is the metal foil 10 that constitutes the positive electrode of a battery. The thickness of the metal foil 10 is, for example, 500 μm or less, but is not limited to this.

図2に示されるように、金属箔10は、金属層11と、活物質層12と、絶縁層13と、を有している。活物質層12は、金属層11の厚さ方向の両側、すなわち金属層11の表裏両面に形成された皮膜である。絶縁層13は、活物質層12とは外れた位置において、金属層11の厚さ方向の両側、すなわち金属層11の表裏両面に形成された皮膜である。活物質層12および絶縁層13は、塗膜や、塗布物質、表層、表層材とも称されうる。金属箔10は、例えば、リチウムイオン電池のような電池の、正極を構成する。その場合、金属層11は、例えば、純アルミニウムやアルミニウム合金のようなアルミニウム系材料で作られる。活物質層12は、例えば、コバルト酸リチウムや、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元系物質(ニッケル・マンガン・コバルト)のような活物質で作られる。また、絶縁層13は、例えば、アルミナのようなセラミックや、ABS樹脂のようなポリマーで作られる。 As shown in FIG. 2, the metal foil 10 includes a metal layer 11, an active material layer 12, and an insulating layer 13. The active material layer 12 is a coating formed on both sides of the metal layer 11 in the thickness direction, i.e., on both the front and back surfaces of the metal layer 11. The insulating layer 13 is a coating formed on both sides of the metal layer 11 in the thickness direction, i.e., on both the front and back surfaces of the metal layer 11, at a position separate from the active material layer 12. The active material layer 12 and the insulating layer 13 may also be referred to as coatings, coating materials, surface layers, or surface layer materials. The metal foil 10 constitutes the positive electrode of a battery, such as a lithium-ion battery. In this case, the metal layer 11 is made of an aluminum-based material, such as pure aluminum or an aluminum alloy. The active material layer 12 is made of an active material, such as lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium iron phosphate, or a ternary material (nickel-manganese-cobalt). The insulating layer 13 is made of, for example, a ceramic such as alumina or a polymer such as ABS resin.

また、図3に示されるように、電池の電極として構成される金属箔10の表面Waにあっては、金属層11が活物質層12および絶縁層13すなわち皮膜で覆われた被覆箇所Pc1,Pc2と、活物質層12で覆われず金属層11が露出した露出箇所Peとが、形成される。レーザ切断装置100は、金属箔10の表面Wa上で所定の掃引経路Ptでレーザ光Lを掃引することにより、被覆箇所Pc1,Pc2および露出箇所Peの双方を連続的に切断することができる。この場合、コントローラ140は、レーザ光Lを表面Wa上で掃引しながら被覆箇所を切断する際のレーザ光Lの照射条件と、露出箇所を切断する際のレーザ光Lの照射条件とが切り替わるよう、レーザ装置110や相対移動機構を制御することができる。 Also, as shown in FIG. 3, the surface Wa of the metal foil 10 configured as a battery electrode is formed with coated portions Pc1 and Pc2, where the metal layer 11 is covered with the active material layer 12 and the insulating layer 13, i.e., a coating, and exposed portions Pe, where the metal layer 11 is exposed and not covered with the active material layer 12. The laser cutting device 100 sweeps the laser beam L along a predetermined sweep path Pt over the surface Wa of the metal foil 10, thereby continuously cutting both the coated portions Pc1 and Pc2 and the exposed portion Pe. In this case, the controller 140 can control the laser device 110 and the relative movement mechanism to switch between the irradiation conditions of the laser beam L when cutting the coated portions and the irradiation conditions of the laser beam L when cutting the exposed portions while sweeping the laser beam L over the surface Wa.

[レーザ切断方法]
レーザ切断装置100を用いたレーザ切断にあっては、まず、加工対象Wが、その表面Waにレーザ光Lが照射されるようにセットされる。そして、レーザ光Lが表面Waに照射されている状態で、レーザ光Lと加工対象Wとが相対的に移動する。これにより、レーザ光Lが表面Wa上に照射されながら当該表面Wa上を掃引方向に移動する(掃引する)。レーザ光Lが照射された部分は、溶融し、切断される。
[Laser cutting method]
In laser cutting using the laser cutting device 100, first, the workpiece W is set so that the laser light L is irradiated onto its surface Wa. Then, while the laser light L is irradiating the surface Wa, the laser light L and the workpiece W move relative to each other. As a result, the laser light L moves (sweeps) over the surface Wa in a sweeping direction while being irradiated onto the surface Wa. The portion irradiated with the laser light L is melted and cut.

[間欠照射]
このような金属箔10のレーザ切断において、当該金属箔10に強いレーザ光Lが当たると、切断された端縁10aが屈曲したりめくれたりすることがある。かと言って、レーザ光Lの出力を小さくすると、レーザ切断に時間を要してしまう。そこで、発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、加工対象Wが金属箔10である場合には、レーザ光Lを表面Waに所定の周波数で断続的に(間欠的に)照射することにより、より短い加工時間でより高品質な加工を実行可能であるという知見を得た。発明者らは、このような観点から、レーザ光Lのパルスの周波数は、10[MHz]以下であるのが好ましいことを、実験的に見出した。また、単位面積あたりのレーザ光Lのエネルギ、すなわちエネルギ密度が低いと、所要の切断状態が得られ難くなる。このような観点から、レーザ光Lのスポットの直径(スポット径)は、100[μm]以下であるのが好ましく、50[μm]以下であるのがより好ましく、30[μm]以下であるのがさらに好ましいことが判明した。
[Intermittent irradiation]
When laser cutting such a metal foil 10, if a strong laser beam L strikes the metal foil 10, the cut edge 10a may bend or turn over. However, reducing the output of the laser beam L increases the time required for laser cutting. Therefore, the inventors conducted extensive research and found that when the workpiece W is a metal foil 10, intermittent irradiation of the laser beam L at a predetermined frequency on the surface Wa can achieve higher quality processing in a shorter processing time. From this perspective, the inventors experimentally found that the pulse frequency of the laser beam L is preferably 10 MHz or less. Furthermore, if the energy per unit area of the laser beam L, i.e., the energy density, is low, it becomes difficult to achieve the desired cutting state. From this perspective, it was found that the diameter (spot diameter) of the spot of the laser beam L is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and even more preferably 30 μm or less.

図4は、レーザ装置110が出力するレーザ光のパルスの模式的な時間波形を示すグラフである。図4において、横軸は時間であり、縦軸はレーザ装置110からのレーザ光の出力である。間欠照射において、各パルスにおける発振時間をTp、パルスの周期をTcとしたとき、デューティ比Drは、Dr=(Tp/Tc)×100[%]と表すことができる。また、パルスの周波数は、1/Tcとなる。 Figure 4 is a graph showing a schematic time waveform of the laser light pulses output by the laser device 110. In Figure 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the laser light output from the laser device 110. In intermittent irradiation, when the oscillation time of each pulse is Tp and the pulse period is Tc, the duty ratio Dr can be expressed as Dr = (Tp/Tc) x 100 [%]. The pulse frequency is 1/Tc.

[重なり率]
また、発明者らは、実験的な研究により、時間的に間隔をあけて連続した二つのパルスの表面Wa上での照射範囲の重なり状態が切断品質に影響を与えることを見出した。図5は、時間的に連続した二つのパルスの照射範囲が表面Wa上で部分的に重なった状態を示す平面図であり、図6は、時間的に連続した二つのパルスの照射範囲が表面Wa上で重ならず離間した状態を示す平面図である。
[Overlap rate]
Furthermore, the inventors have found through experimental research that the overlapping state of the irradiation areas on the surface Wa of two successive pulses spaced apart in time affects the cutting quality. Fig. 5 is a plan view showing a state in which the irradiation areas of two successive pulses partially overlap on the surface Wa, and Fig. 6 is a plan view showing a state in which the irradiation areas of two successive pulses do not overlap on the surface Wa but are spaced apart.

重なり率Rは、以下の式(1)のように定義する。
R=L2/L1 ・・・ (1)
ここに、L1は、n回目のレーザ光Lのパルスの照射領域Pn、およびn+1回目のレーザ光Lのパルスの照射領域Pn+1の、掃引軌跡の幅方向の中心線C上での掃引方向SDに沿った長さであって、二つの照射領域Pn,Pn+1において同じ値である。nは、正数である。このL1は、次の式(2)で表すことができる。
L1=Lo+d ・・・ (2)
ここに、Loは、レーザ光Lのスポットの、パルスの発振時間Tp(図4参照)での掃引に伴う表面Wa上での移動距離であり、dは、レーザ光Lの表面Wa上でのスポットの直径(スポット径)である。
The overlap rate R is defined as in the following equation (1).
R=L2/L1... (1)
Here, L1 is the length along the sweep direction SD of the irradiation area Pn of the nth pulse of laser light L and the irradiation area Pn+1 of the (n+1)th pulse of laser light L on the center line C in the width direction of the sweep locus, and is the same value for the two irradiation areas Pn and Pn+1. n is a positive number. This L1 can be expressed by the following equation (2):
L1=Lo+d... (2)
Here, Lo is the distance traveled by the spot of the laser light L on the surface Wa as it sweeps during the pulse oscillation time Tp (see Figure 4), and d is the diameter (spot diameter) of the spot of the laser light L on the surface Wa.

他方、L2は、照射領域Pnと照射領域Pn+1との重複状態を示す長さである。図5に示されるように、照射領域Pnと照射領域Pn+1とが重なっている場合、L2は、照射領域Pnと照射領域Pn+1との重複領域Aの、中心線C上での掃引方向SDに沿った長さとする。この場合、L2>0となる。図示しないが、照射領域Pnと照射領域Pn+1とが掃引方向SDに接している場合にはL2=0とする。また、図6に示されるように、照射領域Pnと照射領域Pn+1とが掃引方向SDに距離I(>0)だけ離間している場合には、L2=-Iとする。この場合、L2<0となる。 On the other hand, L2 is the length indicating the overlap between irradiation area Pn and irradiation area Pn+1. As shown in Figure 5, when irradiation area Pn and irradiation area Pn+1 overlap, L2 is the length along the sweep direction SD on the center line C of the overlap area A between irradiation area Pn and irradiation area Pn+1. In this case, L2 > 0. Although not shown, when irradiation area Pn and irradiation area Pn+1 are in contact with each other in the sweep direction SD, L2 = 0. Furthermore, as shown in Figure 6, when irradiation area Pn and irradiation area Pn+1 are separated by a distance I (> 0) in the sweep direction SD, L2 = -I. In this case, L2 < 0.

[スポット径]
図7は、スポット径の定義の説明図である。図7において、Axは、光軸、fは、コリメートレンズ121の焦点距離、fは、集光レンズ122の焦点距離、θは、ビーム発散角、θは、ビーム広がり角、Dは、コリメート光のビーム径、Dは、焦点位置Pでのビーム径、Dは、デフォーカス位置としての表面Wa上でのビーム径(スポット径)、aは、焦点位置Pと表面Waとの間の距離である。なお、スポット径Dは、理論スポット径とも称されうる。この場合において、次の式(3)~(5)が成り立つ。
=2θ ・・・(3)
=(4f/πD)Mλ ・・・(4)
=D√{1+(4aλ/πD } ・・・(5)
ここに、Mは、ビーム品質であり、λは、波長である。
[Spot diameter]
7 is an explanatory diagram of the definition of spot diameter. In FIG. 7, Ax is the optical axis, f1 is the focal length of the collimator lens 121, f2 is the focal length of the condenser lens 122, θ1 is the beam divergence angle, θ2 is the beam spread angle, Dc is the beam diameter of the collimated light, Df is the beam diameter at the focal position Pf , Da is the beam diameter (spot diameter) on the surface Wa as the defocus position, and a is the distance between the focal position Pf and the surface Wa. Note that the spot diameter Da can also be referred to as the theoretical spot diameter. In this case, the following equations (3) to (5) hold:
D c =2θ 1 f 1 ...(3)
D f = (4f 2 /πD c )M 2 λ (4)
D a = D f √{1+(4aλ/πD f 2 ) 2 } ...(5)
where M2 is the beam quality and λ is the wavelength.

本実施形態のレーザ切断にあっては、表面Waにおけるスポット径Dが所期の値になるよう、レーザ切断装置100の各部が構成、調整、あるいは制御される。発明者らの鋭意研究により、スポット径Dは、28[μm]以下であると熱影響を低減することができて好ましく、21[μm]以下であるのがより一層好ましいことが判明した。一例として、レーザ光のビーム品質Mが1.1より小さく、光ファイバ130のコア径が、14[μm]であり、かつレーザ光の波長が、1070[nm]である場合、光学倍率が1.5倍の光学ヘッド120によれば、スポット径Dを、21[μm]に設定することができる。 In the laser cutting of this embodiment, each component of the laser cutting device 100 is configured, adjusted, or controlled so that the spot diameter Da on the surface Wa is a desired value. Through extensive research, the inventors have found that a spot diameter Da of 28 μm or less is preferable because it can reduce thermal effects, and a spot diameter Da of 21 μm or less is even more preferable. As an example, if the beam quality M2 of the laser light is less than 1.1, the core diameter of the optical fiber 130 is 14 μm, and the wavelength of the laser light is 1070 nm, the spot diameter Da can be set to 21 μm using an optical head 120 with an optical magnification of 1.5.

[端縁の品質評価]
発明者らは、レーザ光Lの断続的な照射により正極としての金属箔10をレーザ切断する場合について鋭意研究を重ねた結果、レーザ光Lの照射条件を適宜に設定することにより、レーザ光Lによって切断された金属箔10の端縁10a近傍に生じる種々の不都合な事象を回避し、端縁10aの近傍の品質をより一層向上できることを見出した。
[Edge quality evaluation]
As a result of extensive research into laser cutting of metal foil 10 as a positive electrode by intermittent irradiation of laser light L, the inventors discovered that by appropriately setting the irradiation conditions of laser light L, it is possible to avoid various undesirable phenomena that occur near the edge 10a of the metal foil 10 cut by laser light L, and to further improve the quality near the edge 10a.

図8は、金属箔10の切断された端縁10aを当該金属箔10の厚さ方向(Z方向)および掃引方向SDと直交した方向(Y方向の反対方向)に見た正面図、図9は、端縁10aの一例を厚さ方向(Z方向の反対方向)に見た平面図、図10は、図9とは別のサンプルの端縁10aを厚さ方向(Z方向の反対方向)に見た平面図である。 Figure 8 is a front view of the cut edge 10a of the metal foil 10, viewed in the thickness direction (Z direction) of the metal foil 10 and in a direction perpendicular to the sweep direction SD (opposite the Y direction); Figure 9 is a plan view of an example of the edge 10a, viewed in the thickness direction (opposite the Z direction); and Figure 10 is a plan view of the edge 10a of a different sample from Figure 9, viewed in the thickness direction (opposite the Z direction).

金属箔10の端縁10aにおいては、図8に示されるように、金属箔10の厚さ方向(Z方向)に膨らんだ例えばドロス(塊)のような突出物Dが生じる場合がある。また、端縁10aにおいては、図9に示されるように、表面Waに沿う方向に端縁10aから突出した例えばバリのような突出物Pが生じる場合がある。さらに、端縁10aにおいては、図10に示されるように、端縁10aに沿って所定幅で延びた変色域Hが生じる場合がある。 As shown in Figure 8, protrusions D, such as dross (lumps), bulging in the thickness direction (Z direction) of the metal foil 10 may occur at the edge 10a of the metal foil 10. Also, as shown in Figure 9, protrusions P, such as burrs, may occur at the edge 10a, protruding from the edge 10a in the direction along the surface Wa. Furthermore, as shown in Figure 10, a discolored area H may occur at the edge 10a, extending a predetermined width along the edge 10a.

[アルミニウム箔(皮膜無し):厚さ方向の突出物]
活物質層12または絶縁層13すなわち皮膜で覆われていない金属層11としての皮膜無しのアルミニウム箔(A1050、厚さ:20[μm])について、実験を行った。皮膜無しのアルミニウム箔の実験結果によって得られた好適な処理条件は、露出箇所Peでのレーザ切断に適用することができる。
[Aluminum foil (no coating): protrusions in the thickness direction]
An experiment was conducted on uncoated aluminum foil (A1050, thickness: 20 μm) as the active material layer 12 or insulating layer 13, i.e., the metal layer 11 not covered with a coating. The preferable processing conditions obtained from the experimental results of the uncoated aluminum foil can be applied to laser cutting at the exposed portion Pe.

実験により、端縁10aにおける厚さ方向(Z方向)の突出物D(図8参照)については、レーザ光Lの照射エネルギおよびパルスの周波数によってその高さが変化することが判明した。図11は、皮膜無しのアルミニウム箔を切断した場合の端縁10aにおける厚さ方向の突出物Dの高さについての、レーザ光Lの照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。 Experiments have shown that the height of protrusions D (see Figure 8) in the thickness direction (Z direction) at the edge 10a varies depending on the irradiation energy and pulse frequency of the laser light L. Figure 11 is a graph showing an example of the evaluation results for the height of protrusions D in the thickness direction at the edge 10a when cutting uncoated aluminum foil, as a function of the irradiation energy and pulse frequency of the laser light L.

照射エネルギE[J/mm]は、表面Waの単位長さあたりに照射されるエネルギであって、次の式(6)で表すことができる。
E=Pp×Dr/(100×v) ・・・(6)
ここに、Pp:ピーク出力[W]、Dr:デューティ比[%]、v:掃引速度[mm/s]である。なお、パルスの周波数が0である状態は、レーザ光が断続的ではなく連続的に照射されている状態を示す。
The irradiation energy E [J/mm] is the energy irradiated per unit length of the surface Wa, and can be expressed by the following equation (6).
E=Pp×Dr/(100×v)...(6)
where Pp is the peak power [W], Dr is the duty ratio [%], and v is the sweep speed [mm/s]. Note that a state where the pulse frequency is 0 indicates that the laser light is irradiated continuously, not intermittently.

図11において、○:最良は、突出物Dの表面WaからのZ方向に沿った高さ(以下、第一高さと称する)が10[μm]以下である場合を示し、◇:良好は、第一高さが10[μm]より大きくかつ20[μm]以下である場合を示し、×:不良は、第一高さが20[μm]より大きい場合を示す。 In Figure 11, ○: Best indicates that the height of the protrusion D from the surface Wa along the Z direction (hereinafter referred to as the first height) is 10 μm or less, ◇: Good indicates that the first height is greater than 10 μm and less than 20 μm, and ×: Poor indicates that the first height is greater than 20 μm.

図11に示されるように、周波数については、0[kHz]以上かつ1000[kHz](1[MHz])以下であるのが好ましい(良好以上)ことが判明し、照射エネルギについては、5.0[J/mm]未満であるのが好ましく(良好)、1.5[J/mm]未満であるのがより好ましい(最良)ことが判明した。これは、与えられたエネルギ量が所定量を超えた場合に突出物Dが生じるからであると考えられる。 As shown in Figure 11, it was found that a frequency of 0 kHz or more and 1000 kHz (1 MHz) or less is preferable (good or better), and that an irradiation energy of less than 5.0 J/mm is preferable (good), and less than 1.5 J/mm is more preferable (best). This is thought to be because protrusions D occur when the amount of energy applied exceeds a predetermined amount.

[アルミニウム箔(皮膜無し):表面に沿う方向の突出物]
実験により、端縁10aにおける表面Waに沿う方向(Y方向)の突出物P(図9参照)については、重なり率およびパルスのピーク出力(Pp、図4参照)によってその高さが変化することが判明した。図12は、皮膜無しのアルミニウム箔を切断した場合の端縁10aにおける表面Waに沿う方向の突出物Pの高さについての、重なり率およびピーク出力に対する評価結果の一例を示すグラフである。
[Aluminum foil (no coating): protrusions along the surface]
Experiments have shown that the height of protrusions P (see FIG. 9) in the direction along the surface Wa at the edge 10a (Y direction) varies depending on the overlap rate and the pulse peak output (Pp, see FIG. 4). Figure 12 is a graph showing an example of the evaluation results for the height of protrusions P in the direction along the surface Wa at the edge 10a when cutting uncoated aluminum foil, with respect to the overlap rate and peak output.

図12において、○:最良は、突出物Pの端縁10aからのY方向に沿った高さ(以下、第二高さと称する)が20[μm]以下である場合を示し、◇:良好は、第二高さが20[μm]より大きくかつ30[μm]以下である場合を示し、×:不良は、第二高さが30[μm]より大きい場合を示し、△:切断不可は、切断できなかった場合を示す。 In Figure 12, ○: Best indicates that the height of the protrusion P from the edge 10a in the Y direction (hereinafter referred to as the second height) is 20 μm or less, ◇: Good indicates that the second height is greater than 20 μm and less than 30 μm, ×: Poor indicates that the second height is greater than 30 μm, and △: Uncuttable indicates that cutting was not possible.

図12に示されるように、ピーク出力については、200[W]以上かつ1000[W]以下であるのが好ましく(良好)、500[W]より大きいのがより好ましい(最良)ことが判明し、重なり率については、-21[%]以上かつ99[%]以下であるのが好ましく(良好)、-8[%]以上であるのがより好ましい(最良)ことが判明した。これは、重なり率が低くレーザ光Lが照射されない領域が生じるほど突出物Pが発生し易くなるとともに、ピーク出力が大きくなるほどカーフ幅(切断幅)が大きくなり突出物Pが発生し難くなるからであると考えられる。 As shown in Figure 12, it was found that the peak power is preferably 200 W or more and 1000 W or less (good), with a value of more than 500 W being more preferable (best), and the overlap rate is preferably -21% or more and 99% or less (good), with a value of -8% or more being more preferable (best). This is thought to be because the lower the overlap rate and the more areas are left unirradiated by the laser light L, the more likely protrusions P are to occur, and the greater the peak power, the larger the kerf width (cut width) and the less likely protrusions P are to occur.

[アルミニウム箔(皮膜無し):変色域]
実験により、端縁10aに沿って所定幅で延びた変色域H(図10参照)については、レーザ光Lの照射エネルギおよびパルスの周波数によってその幅の大きさが変化することが判明した。図13は、皮膜無しのアルミニウム箔を切断した場合の端縁10aにおける変色域Hの幅についての、レーザ光Lの照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。変色域Hは、端縁10aの近傍において、撮影画像における輝度が、一般領域と比較して250%以上となる領域とした。なお、一般領域とは、切断対象の金属箔10においてレーザ光Lでの切断による影響が少ない領域をいい、例えば、端縁10aから1000[μm]以上離れた箇所を一般領域とすることができる。
[Aluminum foil (no coating): discolored area]
Experiments have shown that the width of the discoloration region H (see FIG. 10 ), which extends a predetermined width along the edge 10 a, varies depending on the irradiation energy and pulse frequency of the laser light L. FIG. 13 is a graph showing an example of the evaluation results for the width of the discoloration region H at the edge 10 a when cutting an uncoated aluminum foil, as a function of the irradiation energy and pulse frequency of the laser light L. The discoloration region H is defined as a region near the edge 10 a where the brightness in the captured image is 250% or more compared to the general region. The general region refers to a region of the metal foil 10 to be cut that is less affected by cutting with the laser light L. For example, the general region can be a location 1000 μm or more away from the edge 10 a.

図13において、○:変色域HのY方向に沿った幅が20[μm]以下である場合を示し、◇:良好は、変色域Hの幅が20[μm]より大きくかつ50[μm]以下である場合を示し、×:不良は、変色域Hの幅が50[μm]より大きい場合を示す。 In Figure 13, ○ indicates that the width of the discoloration area H along the Y direction is 20 μm or less, ◇ indicates that the width of the discoloration area H is greater than 20 μm and less than 50 μm, and × indicates that the width of the discoloration area H is greater than 50 μm.

図13に示されるように、周波数については、0[kHz]以上かつ1[MHz]以下であるのが好ましく(良好)、200[kHz]以下であるのがより好ましい(最良)ことが判明し、照射エネルギについては、0.05[J/mm]以上かつ5.0[J/mm]未満であるのが好ましく(良好)、2.0[J/mm]以下であるのがより好ましい(最良)ことが判明した。これは、与えられたエネルギ量が所定量を超えた場合に熱影響による変色が生じ易くなるからであると考えられる。 As shown in Figure 13, it was found that a frequency of 0 kHz or more and 1 MHz or less is preferable (good), with 200 kHz or less being more preferable (best), and that the irradiation energy is preferably 0.05 J/mm or more and less than 5.0 J/mm (good), with 2.0 J/mm or less being more preferable (best). This is thought to be because discoloration due to thermal effects is more likely to occur if the amount of energy applied exceeds a certain amount.

[アルミニウム箔(活物質層付き):厚さ方向の突出物]
金属層11(アルミニウム箔)の表裏両側がリン酸鉄(LiFePO4)で作られた活物質層12で覆われた活物質層付きアルミニウム箔(厚さ:150[μm])についても、皮膜無しアルミニウム箔と同様の実験を行った。活物質層付きアルミニウム箔の実験結果によって得られた好適な処理条件は、被覆箇所Pc1でのレーザ切断に適用することができる。
[Aluminum foil (with active material layer): protrusions in the thickness direction]
The same experiment as for the uncoated aluminum foil was also carried out on an aluminum foil (thickness: 150 μm) with an active material layer 12 made of iron phosphate (LiFePO4) on both sides of the metal layer 11 (aluminum foil). The preferable processing conditions obtained from the experimental results of the aluminum foil with an active material layer can be applied to laser cutting at the coated portion Pc1.

図14は、活物質層付きアルミニウム箔を切断した場合の端縁10aにおける厚さ方向の突出物Dの高さについての、レーザ光Lの照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。突出物Dの高さの判定基準は、皮膜無しアルミニウム箔の場合と同じである。 Figure 14 is a graph showing an example of the evaluation results for the height of protrusions D in the thickness direction at the edge 10a when an aluminum foil with an active material layer is cut, as a function of the irradiation energy and pulse frequency of the laser light L. The criteria for determining the height of protrusions D are the same as for uncoated aluminum foil.

図14に示されるように、周波数については、10[kHz]以上かつ1[MHz]以下であるのが好ましく(良好)、200[kHz]より大きいのがより好ましい(最良)ことが判明し、照射エネルギについては、0.03[J/mm]以上かつ0.8[J/mm]未満であるのが好ましく(良好)、0.25[J/mm]以下であるのがより好ましい(最良)ことが判明した。 As shown in Figure 14, it was found that a frequency of 10 kHz or more and 1 MHz or less is preferable (good), with a frequency of more than 200 kHz being more preferable (best), and that irradiation energy is preferably 0.03 J/mm or more and less than 0.8 J/mm (good), with a frequency of 0.25 J/mm or less being more preferable (best).

[アルミニウム箔(活物質層付き):表面に沿う方向の突出物]
図15は、活物質層付きアルミニウム箔を切断した場合の端縁10aにおける表面Waに沿う方向の突出物Pの高さについての、重なり率およびピーク出力に対する評価結果の一例を示すグラフである。突出物Pの高さの判定基準は、皮膜無しアルミニウム箔の場合と同じである。
[Aluminum foil (with active material layer): protrusions along the surface]
15 is a graph showing an example of the results of evaluation of the height of protrusions P in the direction along the surface Wa at the edge 10 a when an aluminum foil with an active material layer is cut, with respect to the overlap rate and peak output. The criteria for determining the height of protrusions P are the same as those for uncoated aluminum foil.

図15に示されるように、ピーク出力については、200[W]以上かつ1000[W]以下であるのが好ましく(良好)、400[W]より大きいのがより好ましい(最良)であることが判明し、重なり率については、-21[%]以上かつ99[%]以下であるのが好ましく(良好)、ピーク出力が400[W]より大きい範囲において10[%]より大きいのがより好ましい(最良)ことが判明した。 As shown in Figure 15, it was found that a peak output of 200 W or more and 1000 W or less is preferable (good), with a peak output of more than 400 W being more preferable (best). It was also found that an overlap rate of -21% or more and 99% or less is preferable (good), with a peak output of more than 10% being more preferable (best) in the range of more than 400 W.

[アルミニウム箔(活物質層付き):変色域]
図16は、活物質層付きアルミニウム箔を切断した場合の端縁10aにおける変色域Hの幅についての、レーザ光Lの照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。変色域Hは、端縁10aの近傍において、撮影画像における輝度が、一般領域と比較して80%以下となる領域とした。なお、一般領域とは、切断対象の金属箔10においてレーザ光Lでの切断による影響が少ない領域をいい、例えば、端縁10aから1000[μm]以上離れた箇所を一般領域とすることができる。
[Aluminum foil (with active material layer): discoloration area]
16 is a graph showing an example of the evaluation results of the width of the discoloration region H at the edge 10a when cutting an aluminum foil with an active material layer, as a function of the irradiation energy and pulse frequency of the laser light L. The discoloration region H is defined as a region near the edge 10a where the brightness in the captured image is 80% or less compared to the general region. The general region refers to a region of the metal foil 10 to be cut that is less affected by cutting with the laser light L. For example, a location 1000 μm or more away from the edge 10a can be defined as the general region.

図16に示されるように、周波数については、0[kHz]以上かつ1[MHz]以下であるのが好ましく(良好)、300[kHz]より大きいのがより好ましい(最良)ことが判明し、照射エネルギについては、0.05[J/mm]以上かつ1.0[J/mm]未満であるのが好ましく(良好)、0.75[J/mm]以下であるのがより好ましい(最良)ことが判明した。 As shown in Figure 16, it was found that a frequency of 0 kHz or more and 1 MHz or less is preferable (good), with a frequency of more than 300 kHz being more preferable (best), and that irradiation energy is preferably 0.05 J/mm or more and less than 1.0 J/mm being more preferable (good), with a frequency of 0.75 J/mm or less being more preferable (best).

[アルミニウム箔(セラミック絶縁層付き):厚さ方向の突出物]
金属層11(アルミニウム箔)の表裏両側がアルミナ系セラミックのようなセラミックで作られた絶縁層13で覆われたセラミック絶縁層付きアルミニウム箔(厚さ:130[μm])について、皮膜無しアルミニウム箔と同様の実験を行った。セラミック絶縁層付きアルミニウム箔の実験結果によって得られた好適な処理条件は、被覆箇所Pc2でのレーザ切断に適用することができる。
[Aluminum foil (with ceramic insulating layer): protrusions in the thickness direction]
Experiments similar to those for uncoated aluminum foil were conducted on ceramic insulating layer-coated aluminum foil (thickness: 130 μm), in which both sides of the metal layer 11 (aluminum foil) were covered with insulating layers 13 made of ceramic, such as alumina-based ceramic. The preferred processing conditions obtained from the experimental results for the ceramic insulating layer-coated aluminum foil can be applied to laser cutting at the coated portion Pc2.

図17は、セラミック絶縁層付きアルミニウム箔を切断した場合の端縁10aにおける厚さ方向の突出物Dの高さについての、レーザ光Lの照射エネルギおよびパルスの周波数に対する評価結果の一例を示すグラフである。 Figure 17 is a graph showing an example of the evaluation results for the height of protrusions D in the thickness direction at the edge 10a when cutting aluminum foil with a ceramic insulation layer, as a function of the irradiation energy and pulse frequency of the laser light L.

図17において、○:良好は、第一高さが20[μm]以下である場合を示し、×:不良は、第一高さが20[μm]より大きい場合を示す。 In Figure 17, ○ (good) indicates that the first height is 20 μm or less, and × (poor) indicates that the first height is greater than 20 μm.

図17に示されるように、周波数については、100[kHz]以上かつ200[kHz]以下であるのが好ましい(良好)ことが判明し、照射エネルギについては、周波数が100[kHz]以上の範囲において、0.4[J/mm]未満であるのが好ましい(良好)ことが判明した。 As shown in Figure 17, it was found that a frequency of 100 kHz or more and 200 kHz or less is preferable (good), and that an irradiation energy of less than 0.4 J/mm is preferable (good) when the frequency is in the range of 100 kHz or more.

[アルミニウム箔(セラミック絶縁層付き):表面に沿う方向の突出物]
図18は、セラミック絶縁層付きアルミニウム箔を切断した場合の端縁10aにおける表面Waに沿う方向の突出物Pの高さについての、重なり率およびピーク出力に対する評価結果の一例を示すグラフである。
[Aluminum foil (with ceramic insulating layer): protrusions along the surface]
FIG. 18 is a graph showing an example of evaluation results for the overlap rate and peak output with respect to the height of the protrusion P in the direction along the surface Wa at the edge 10a when cutting an aluminum foil with a ceramic insulation layer.

図18において、○:良好は、第二高さが20[μm]以下である場合を示し、×:不良は、第二高さが20[μm]より大きい場合を示す。 In Figure 18, ○ (good) indicates that the second height is 20 μm or less, and × (poor) indicates that the second height is greater than 20 μm.

図18に示されるように、ピーク出力については、150[W]以上かつ1000[W]以下であるのが好ましく(良好)、重なり率については、21[%]より大きいのが好ましい(良好)ことが判明した。これは、重なり率が低い場合には、レーザ光Lが照射されない領域において、セラミックの小片が残存するからである。 As shown in Figure 18, it was found that a peak output of 150 W or more and 1000 W or less is preferable (good), and an overlap rate of greater than 21% is preferable (good). This is because if the overlap rate is low, small pieces of ceramic will remain in areas not irradiated by the laser light L.

[アルミニウム箔(ポリマー絶縁層付き):表面に沿う方向の突出物]
金属層11(アルミニウム箔)の表裏両側がABS樹脂のようなポリマーで作られた絶縁層13で覆われたポリマー絶縁層付きアルミニウム箔(厚さ:110[μm])について、皮膜無しアルミニウム箔と同様の実験を行った。ポリマー絶縁層付きアルミニウム箔の実験結果によって得られた好適な処理条件は、被覆箇所Pc2でのレーザ切断に適用することができる。
[Aluminum foil (with polymer insulating layer): protrusions along the surface]
Experiments similar to those for uncoated aluminum foil were conducted on aluminum foil with a polymer insulation layer (thickness: 110 μm), in which both the front and back sides of the metal layer 11 (aluminum foil) were covered with an insulating layer 13 made of a polymer such as ABS resin. The preferred processing conditions obtained from the experimental results for the aluminum foil with a polymer insulation layer can be applied to laser cutting at the coated portion Pc2.

図19は、ポリマー絶縁層付きアルミニウム箔を切断した場合の端縁10aにおける表面Waに沿う方向の突出物Pの高さについての、重なり率およびピーク出力に対する評価結果の一例を示すグラフである。 Figure 19 is a graph showing an example of the evaluation results for the overlap rate and peak output in relation to the height of protrusions P in the direction along the surface Wa at the edge 10a when aluminum foil with a polymer insulation layer is cut.

また、ポリマー絶縁層付きアルミニウム箔のレーザ切断については、一回の掃引で切断する場合に加えて、同じ経路による二回の掃引で切断する場合についても、実験を行った。これは、ポリマーで作られた絶縁層13は熱吸収率が低く、一回の掃引によっては切断され難い場合が生じたからである。 In addition, experiments were conducted on laser cutting of aluminum foil with a polymer insulation layer, not only in a single sweep, but also in two sweeps along the same path. This is because the insulating layer 13 made of polymer has a low heat absorption rate, making it difficult to cut in a single sweep.

図19において、○:良好は、一回の掃引による切断において、突出物Pの第二高さが30[μm]以下である場合を示し、×:不良は、一回の掃引による切断において、第二高さが30[μm]より大きい場合を示し、□:良好は、二回の掃引による切断において、第二高さが30[μm]以下である場合を示し、△:不良は、二回の掃引による切断において、第二高さが30[μm]より大きい場合を示す。 In Figure 19, ○: Good indicates that the second height of the protrusion P was 30 μm or less when cut with one sweep, ×: Poor indicates that the second height was greater than 30 μm when cut with one sweep, □: Good indicates that the second height was 30 μm or less when cut with two sweeps, and △: Poor indicates that the second height was greater than 30 μm when cut with two sweeps.

図19に示されるように、一回掃引については、ピーク出力が、600[W]以上かつ800[W]以下の範囲において、重なり率が、70[%]以上かつ80[%]以下であるのが好ましく(良好)、二回掃引については、一回目または二回目のうちいずれかのピーク出力が、300[W]より大きい範囲において、重なり率が40[%]以上であるのが好ましい(良好)ことが判明した。なお、二回掃引では、一回目の掃引および二回目の掃引とで、ピーク出力および重なり率は、それぞれ同じであってもよいし、異なってもよい。また、掃引は、二回以上実行してもよいし、活物質付きアルミニウム箔や、セラミック絶縁層付きアルミニウム箔のレーザ切断において、複数回の掃引を実行してもよい。また、複数回の掃引は、パルスの周波数や、照射エネルギ、ピーク出力、重なり率のようなレーザ光の照射条件がそれぞれ異なる二回以上の掃引を含んでもよい。 As shown in Figure 19, it was found that for a single sweep, when the peak power is in the range of 600 W or more and 800 W or less, the overlap rate is preferably 70% or more and 80% or less (good), and for a double sweep, when the peak power of either the first or second sweep is in the range of greater than 300 W, the overlap rate is preferably 40% or more (good). Note that in a double sweep, the peak power and overlap rate may be the same or different between the first and second sweeps. Furthermore, sweeps may be performed more than once, and multiple sweeps may be performed when laser cutting aluminum foil with an active material or aluminum foil with a ceramic insulation layer. Multiple sweeps may also include two or more sweeps with different laser beam irradiation conditions, such as pulse frequency, irradiation energy, peak power, and overlap rate.

以上、説明したように、本実施形態によれば、電池の正極を構成する金属箔のレーザ切断方法において、パルスの周波数や、照射エネルギ、ピーク出力、重なり率等を適宜に設定することにより、端縁10aにおける厚さ方向の突出物Dや、端縁10aにおける表面Waに沿う方向の突出物P、変色域Hの、形成あるいは増大を抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、より高品質な金属箔のレーザ切断を実現することができる。 As explained above, according to this embodiment, in a method for laser cutting metal foil that constitutes a battery positive electrode, by appropriately setting the pulse frequency, irradiation energy, peak output, overlap rate, etc., it is possible to suppress the formation or increase of protrusions D in the thickness direction at the edge 10a, protrusions P in the direction along the surface Wa at the edge 10a, and discolored areas H. Therefore, this embodiment makes it possible to achieve higher quality laser cutting of metal foil.

[第2実施形態]
図20は、第2実施形態のレーザ切断装置100Aの概略構成図である。本実施形態では、光学ヘッド120は、コリメートレンズ121と集光レンズ122との間に、ガルバノスキャナ126を有している。ガルバノスキャナ126は、二つのミラー126aを有している。これら二つのミラー126aの姿勢の変化により、レーザ光Lの照射方向および照射位置が変化する。すなわち、レーザ切断装置100Aは、光学ヘッド120を移動させることなく、レーザ光Lの照射位置を移動させ、レーザ光Lを掃引することができる。コントローラ140は、ミラー126aの角度(姿勢)が変化するよう、各ミラー126aに対応するモータ126bの作動を制御することができる。本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の作用および効果が得られる。
Second Embodiment
FIG. 20 is a schematic diagram of a laser cutting device 100A according to the second embodiment. In this embodiment, the optical head 120 has a galvanometer scanner 126 between a collimator lens 121 and a condenser lens 122. The galvanometer scanner 126 has two mirrors 126a. The irradiation direction and irradiation position of the laser light L change depending on the position of these two mirrors 126a. In other words, the laser cutting device 100A can move the irradiation position of the laser light L and sweep the laser light L without moving the optical head 120. The controller 140 can control the operation of the motors 126b corresponding to each mirror 126a so as to change the angle (position) of the mirror 126a. This embodiment also provides the same functions and effects as the first embodiment.

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック(構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。 The above describes exemplary embodiments of the present invention, but the above embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope of the invention. The above embodiments can be implemented in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, combinations, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Furthermore, the specifications of each configuration, shape, and the like (structure, type, direction, model, size, length, width, thickness, height, number, arrangement, position, material, etc.) can be modified as appropriate.

10…金属箔
10a…端縁
11…金属層
12…活物質層
13…絶縁層
100,100A…レーザ切断装置
110…レーザ装置
120…光学ヘッド
121…コリメートレンズ
122…集光レンズ
123…DOE
126…ガルバノスキャナ
126a…ミラー
126b…モータ
130…光ファイバ
140…コントローラ
A…重複領域
Ax…光軸
a…距離
C…中心線
D…突出物
…ビーム径(スポット径)
,D…ビーム径
,f…焦点距離
Dr…デューティ比
E…照射エネルギ
H…変色域
I…距離
L…レーザ光
P…突出物
Pc1,Pc2…被覆箇所
Pe…露出箇所
Pf…焦点位置
Pn,Pn+1…照射領域
Pt…掃引経路
R…重なり率
SD…掃引方向
Tp…発振時間
W…加工対象
Wa…表面
X…方向
Y…方向
Z…方向
θ…ビーム発散角
θ…ビーム広がり角
10...metal foil 10a...edge 11...metal layer 12...active material layer 13...insulating layer 100, 100A...laser cutting device 110...laser device 120...optical head 121...collimating lens 122...condensing lens 123...DOE
126... Galvano scanner 126a... Mirror 126b... Motor 130... Optical fiber 140... Controller A... Overlapping area Ax... Optical axis a... Distance C... Center line D... Projection D a ... Beam diameter (spot diameter)
Dc , Df ...beam diameters f1 , f2 ...focal length Dr...duty ratio E...irradiation energy H...discoloration area I...distance L...laser light P...protrusions Pc1, Pc2...coated area Pe...exposed area Pf...focal position Pn, Pn+1...irradiation area Pt...sweeping path R...overlap ratio SD...sweeping direction Tp...oscillation time W...processing object Wa...surface X...direction Y...direction Z...direction θ1 ...beam divergence angle θ2 ...beam spread angle

Claims (24)

電池の正極を構成する加工対象としての金属箔にレーザ光のパルスを10[MHz]以下の周波数で断続的に照射することにより当該加工対象をレーザ切断し、
前記レーザ光のピーク出力が、150[W]以上である、金属箔のレーザ切断方法。
Laser cutting the target by intermittently irradiating a metal foil as a processing target constituting a positive electrode of a battery with pulses of laser light at a frequency of 10 MHz or less ;
A method for laser cutting a metal foil, wherein the peak output of the laser light is 150 W or more .
電池の正極を構成する加工対象としての金属箔にレーザ光のパルスを10[MHz]以下の周波数で断続的に照射することにより当該加工対象をレーザ切断し、
前記金属箔は、アルミニウム系材料で作られた金属層を有し、
前記レーザ光のピーク出力が、200[W]以上である、金属箔のレーザ切断方法。
Laser cutting the target by intermittently irradiating a metal foil as a processing target constituting a positive electrode of a battery with pulses of laser light at a frequency of 10 MHz or less ;
the metal foil has a metal layer made of an aluminum-based material;
A method for laser cutting a metal foil, wherein the peak output of the laser light is 200 W or more .
電池の正極を構成する加工対象としての金属箔にレーザ光のパルスを10[MHz]以下の周波数で断続的に照射することにより当該加工対象をレーザ切断し、
前記金属箔は、アルミニウム系材料で作られた金属層と、当該金属層の表面に塗布されセラミックで作られたセラミック絶縁層と、を有した、金属箔のレーザ切断方法。
Laser cutting the target by intermittently irradiating a metal foil as a processing target constituting a positive electrode of a battery with pulses of laser light at a frequency of 10 MHz or less ;
A method for laser cutting a metal foil , wherein the metal foil has a metal layer made of an aluminum-based material and a ceramic insulating layer made of ceramic and applied to the surface of the metal layer .
電池の正極を構成する加工対象としての金属箔にレーザ光のパルスを10[MHz]以下の周波数で断続的に照射することにより当該加工対象をレーザ切断し、
前記金属箔は、アルミニウム系材料で作られた金属層と、当該金属層の表面に塗布されポリマーで作られたポリマー絶縁層と、を有した、金属箔のレーザ切断方法。
Laser cutting the target by intermittently irradiating a metal foil as a processing target constituting a positive electrode of a battery with pulses of laser light at a frequency of 10 MHz or less ;
A method for laser cutting a metal foil , wherein the metal foil has a metal layer made of an aluminum-based material and a polymer insulating layer made of a polymer and applied to the surface of the metal layer .
前記レーザ光のピーク出力が、150[W]以上である、請求項3または4に記載の金属箔のレーザ切断方法。 5. The method for laser cutting a metal foil according to claim 3 , wherein the peak output of the laser beam is 150 W or more. 前記金属箔は、アルミニウム系材料で作られた金属層を有した、請求項1に記載の金属箔のレーザ切断方法。 2. The method of claim 1 , wherein the metal foil has a metal layer made of an aluminum-based material. 前記レーザ光のピーク出力が、200[W]以上である、請求項に記載の金属箔のレーザ切断方法。 7. The method for laser cutting a metal foil according to claim 6 , wherein the peak output of the laser beam is 200 W or more. 前記周波数が、1[MHz]以下である、請求項2、6、7のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。 8. The method for cutting a metal foil with a laser according to claim 2, wherein the frequency is 1 MHz or less. 前記金属箔は、前記金属層の表面に塗布された活物質層を有した、請求項2、6~8のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。 9. The method for laser cutting a metal foil according to claim 2 , wherein the metal foil has an active material layer applied to the surface of the metal layer. 前記レーザ光の照射エネルギが、0.03[J/mm]以上かつ0.8[J/mm]以下である、請求項2、6~9のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。 10. The method for laser cutting a metal foil according to claim 2 , wherein the irradiation energy of the laser light is 0.03 [J/mm] or more and 0.8 [J/mm] or less. 前記周波数が、300[kHz]以上である、請求項に記載の金属箔のレーザ切断方法。 The method for laser cutting metal foil according to claim 3 , wherein the frequency is 300 kHz or higher. 前記レーザ光の照射エネルギが、0.05[J/mm]以上かつ1.0[J/mm]未満である、請求項または11に記載の金属箔のレーザ切断方法。 12. The method for laser cutting a metal foil according to claim 3 or 11 , wherein the irradiation energy of the laser light is 0.05 [J/mm] or more and less than 1.0 [J/mm]. 前記パルスの照射領域と次の前記パルスの照射領域との重なり率Rを、以下の式(1)
R=L2/L1 ・・・ (1)
ここに、
L1:前記照射領域の掃引方向における長さ、
L2:前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に重なっている場合には前記パルスと前記次のパルスとの重複領域の前記掃引方向における長さ、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に接している場合には0、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に距離I(>0)だけ離間している場合には-I、
と定義した場合、前記重なり率Rが、21[%]より大きい、請求項3、11、12のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。
The overlap rate R between the irradiation area of the pulse and the irradiation area of the next pulse is calculated by the following formula (1):
R=L2/L1... (1)
Here,
L1: length of the irradiation area in the sweep direction,
L2: the length in the sweep direction of the overlapping region between the pulse and the next pulse when the pulse and the next pulse overlap in the sweep direction, 0 when the pulse and the next pulse are adjacent in the sweep direction, and −I when the pulse and the next pulse are separated by a distance I (>0) in the sweep direction;
13. The method for laser cutting a metal foil according to claim 3 , wherein the overlap rate R is greater than 21% when the overlap rate R is defined as follows:
前記周波数が、100[kHz]以上であり、かつ前記レーザ光の照射エネルギが、0.4[J/mm]未満である、請求項13に記載の金属箔のレーザ切断方法。 14. The method for laser cutting a metal foil according to claim 13 , wherein the frequency is 100 kHz or more and the irradiation energy of the laser light is less than 0.4 J/mm. 前記レーザ光のピーク出力が、600[W]以上かつ800[W]以下であるとともに、
前記パルスの照射領域と次の前記パルスの照射領域との重なり率Rを、以下の式(1)
R=L2/L1 ・・・ (1)
ここに、
L1:前記照射領域の掃引方向における長さ、
L2:前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に重なっている場合には前記パルスと前記次のパルスとの重複領域の前記掃引方向における長さ、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に接している場合には0、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に距離I(>0)だけ離間している場合には-I、
と定義した場合、前記重なり率Rは、70[%]以上かつ80[%]以下である、請求項に記載の金属箔のレーザ切断方法。
The peak output of the laser light is 600 [W] or more and 800 [W] or less,
The overlap rate R between the irradiation area of the pulse and the irradiation area of the next pulse is calculated by the following formula (1):
R=L2/L1... (1)
Here,
L1: length of the irradiation area in the sweep direction,
L2: the length in the sweep direction of the overlapping region between the pulse and the next pulse when the pulse and the next pulse overlap in the sweep direction, 0 when the pulse and the next pulse are adjacent in the sweep direction, and −I when the pulse and the next pulse are separated by a distance I (>0) in the sweep direction;
5. The method for laser cutting a metal foil according to claim 4 , wherein when the overlap rate R is defined as follows, the overlap rate R is 70% or more and 80% or less.
前記パルスの照射領域と次の前記パルスの照射領域との重なり率Rを、以下の式(1)
R=L2/L1 ・・・ (1)
ここに、
L1:前記照射領域の掃引方向における長さ、
L2:前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に重なっている場合には前記パルスと前記次のパルスとの重複領域の前記掃引方向における長さ、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に接している場合には0、前記パルスと前記次のパルスとが前記掃引方向に距離I(>0)だけ離間している場合には-I、
と定義した場合、前記重なり率Rは、-21[%]以上かつ99[%]以下である、請求項1~12のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。
The overlap rate R between the irradiation area of the pulse and the irradiation area of the next pulse is calculated by the following formula (1):
R=L2/L1... (1)
Here,
L1: length of the irradiation area in the sweep direction,
L2: the length in the sweep direction of the overlapping region between the pulse and the next pulse when the pulse and the next pulse overlap in the sweep direction, 0 when the pulse and the next pulse are adjacent in the sweep direction, and −I when the pulse and the next pulse are separated by a distance I (>0) in the sweep direction;
The method for laser cutting a metal foil according to any one of claims 1 to 12 , wherein, when the overlap rate R is defined as:
前記レーザ光の照射エネルギが、5.0[J/mm]未満である、請求項1~9、11、15、16のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。 The method for laser cutting a metal foil according to any one of claims 1 to 9, 11, 15 and 16 , wherein the irradiation energy of the laser light is less than 5.0 [J/mm]. 前記金属箔の厚さが、500[μm]以下である、請求項1~17のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。 The method for laser cutting a metal foil according to any one of claims 1 to 17 , wherein the thickness of the metal foil is 500 μm or less. 前記金属箔は、皮膜で覆われた箇所と、皮膜で覆われていない箇所と、を有した、請求項1~18のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。 19. The method for laser cutting a metal foil according to claim 1, wherein the metal foil has a portion covered with a film and a portion not covered with a film. 前記レーザ光のスポット径が、100[μm]以下である、請求項1~19のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。 20. The method for laser cutting a metal foil according to claim 1 , wherein the spot diameter of the laser light is 100 μm or less. 前記レーザ光のスポット径が、50[μm]以下である、請求項20に記載の金属箔のレーザ切断方法。 21. The method for laser cutting a metal foil according to claim 20 , wherein the spot diameter of the laser light is 50 μm or less. 前記レーザ光のスポット径が、28[μm]以下である、請求項21に記載の金属箔のレーザ切断方法。 22. The method for laser cutting a metal foil according to claim 21 , wherein the spot diameter of the laser light is 28 [μm] or less. 同じ経路で複数回の掃引を実行する、請求項1~22のうちいずれか一つに記載の金属箔のレーザ切断方法。 A method for laser cutting metal foil according to any one of claims 1 to 22, in which multiple sweeps are performed along the same path. 複数回の掃引は、レーザ光の照射条件がそれぞれ異なる二回以上の掃引を含む、請求項23に記載の金属箔のレーザ切断方法。 The metal foil laser cutting method described in claim 23, wherein the multiple sweeps include two or more sweeps each having different laser light irradiation conditions.
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