皮秒激光切割过程中，紧靠切割母材因受热影响而发生金相组织和力学性能变化的区域称为切割热影响区。切割缝的旁边就是熔合区，这是切缝与热影响区之间的过渡区。基本的工艺参数有：①平均功率，单个脉冲能量（E）与输出激光的脉冲重复周期的比值；②重复频率，每秒钟脉冲的个数；③扫描速度，扫描的快慢。本节研究平均功率、扫描速度、重复频率对热影响区及扫描深度的影响。
1.实验设备、材料及方法
皮秒切割工艺参数如图4-26所示。
表4-26 皮秒激光切割工艺
通过对比可发现，脉宽是影响切片质量的首要因素。热熔融切割模式下，脉宽越大，热影响区就越大。当采用超短脉冲照射时，电子来不及与晶格进行充分热交换，表层少量原子发生库仑爆炸而逸出晶格，晶格变形极小，飞溅和HAZ也很小。除了脉宽外，重复频率、光束模式、激光波长也对切割质量有影响。因此，窄脉宽、高重复频率的皮秒激光器是切割铝箔和铜箔最理想的激光器。图4-50所示的是单面涂层铝箔极片的切边形貌，图4-51所示的是单面涂层铜箔的切边形貌，图4-52所示的是单面涂层正极极片的切边形貌。
图4-50 单面涂层铝箔极片的切边形貌
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图4-51 单面涂层铜箔的切边形貌
图4-52 单面涂层正极极片的切边形貌
超快皮秒激光切割极片材料的机制不一样。受到材料属性与功率、脉宽和脉冲个数等激光参数的影响，目前超快激光与材料作用主要有普通熔化、气化、相爆炸、库伦爆炸等几种材料去除机制，而在实际加工过程中往往是在几种方式混合作用下产生材料去除，难以将其区分开来。同时，超快激光与金属材料相互作用的机理是不一样的，因而超快激光去除两者的机制也存在差异。从图4-50、图4-51、图4-52可以看出，通过对超快激光加工形貌和加工区域的成分分析，能探究极片材料超快激光切割机制。由于负极材料中既有非金属材料（石墨）和金属材料（铜箔），因此对石墨和铜箔分别进行切割，得到较好的切缝形貌，为超快激光应用于极耳材料切割提供参考。采用光学显微镜和SEM 对形貌进行观察。图4-53所示的是铝箔表层能谱测试和成分变化，图4-54所示的是铜箔表层能谱测试和成分变化。
图4-53 铝箔表层能谱测试和成分变化
图4-54 铜箔表层能谱测试和成分变化
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