Zastosowanie spawania laserowego w polu baterii litowych

Zastosowanie spawania laserowego w dziedzinie baterii litowych

Baterie litowo-jonowe są szeroko stosowane w różnych urządzeniach elektronicznych (takich jak telefony komórkowe, notebooki, urządzenia PDA, aparaty cyfrowe i kamery cyfrowe itp.) ze względu na ich wysoką energię właściwą, długą żywotność, niewielkie samorozładowanie oraz brak efektu pamięci i żadnych zanieczyszczeń. Oprócz transportu (samochody patrolowe, rowery elektryczne, pojazdy elektryczne itp.) stał się on przemysłem zaawansowanych technologii, wspieranym przez pole energetyczne mojego kraju.

 

Akumulatory mocy odnoszą się do akumulatorów stosowanych w pojazdach elektrycznych. W porównaniu z akumulatorami o małej pojemności (takimi jak baterie do telefonów komórkowych, laptopów itp.) mają one większą pojemność i moc wyjściową i mogą być stosowane w zasilaczach pojazdów elektrycznych oraz w dużych zastosowaniach związanych z zasilaniem mobilnym. baterii wtórnych. Istnieje wiele procesów produkcyjnych akumulatorów litowo-jonowych lub pakietów akumulatorów, wśród których znajduje się wiele procesów, takich jak zgrzewanie uszczelek zaworów w wykonaniu przeciwwybuchowym, zgrzewanie zakładek, zgrzewanie miękkich połączeń, zgrzewanie punktowe kasków ochronnych, zgrzewanie uszczelnień obudowy akumulatora, modułu i PAKIETU spawalniczy. Najlepszym procesem jest spawanie laserowe. Materiały stosowane do spawania akumulatorów energetycznych obejmują głównie czystą miedź, aluminium, stopy aluminium, stal nierdzewną itp.

 

 

1. Spawanie zaworu przeciwwybuchowego akumulatora
Zawór przeciwwybuchowy akumulatora to cienkościenny korpus zaworu umieszczony na płycie uszczelniającej akumulatora. Gdy ciśnienie wewnętrzne akumulatora przekroczy określoną wartość, korpus zaworu w wykonaniu przeciwwybuchowym pęka, aby zapobiec rozerwaniu akumulatora. Zawór bezpieczeństwa ma pomysłową konstrukcję, a proces ten wymaga wyjątkowo rygorystycznych procesów spawania laserowego. Przed zastosowaniem ciągłego spawania laserowego do spawania zaworów przeciwwybuchowych akumulatorów stosowano spawanie laserem impulsowym. Ciągłe zgrzewanie uszczelniające uzyskano poprzez zachodzenie na siebie i pokrycie połączeń lutowanych. Jednakże wydajność spawania była niska, a skuteczność uszczelniania była stosunkowo słaba. Ciągłe spawanie laserowe pozwala uzyskać szybkie i wysokiej jakości spawanie, a także gwarantuje stabilność spawania, wydajność spawania i wydajność.

 

2. Zgrzewanie zaczepów akumulatora
Zakładki są zwykle podzielone na trzy materiały. Elektroda dodatnia akumulatora wykonana jest z aluminium (Al), a elektroda ujemna z materiału niklowego (Ni) lub niklu pokrytego miedzią (Ni-Cu). W procesie produkcji akumulatorów mocy jednym z etapów jest zespawanie ze sobą zaczepów akumulatora i biegunów. Przy produkcji akumulatorów wtórnych należy go zespawać z innym aluminiowym zaworem bezpieczeństwa. Spawanie musi nie tylko zapewniać niezawodne połączenie zaczepu ze słupem, ale także wymagać, aby spoina była gładka i piękna.

3. Bieguny akumulatora ze zgrzewaniem punktowym
Materiały stosowane na listwy biegunowe akumulatorów obejmują paski z czystego aluminium, paski niklowe, paski kompozytowe aluminiowo-niklowe i niewielką ilość pasków miedzianych. Do spawania listew biegunowych akumulatorów wykorzystuje się zazwyczaj spawarki impulsowe. Wraz z pojawieniem się quasi-ciągłego lasera QCW firmy IPG zaczęto go również szeroko stosować do spawania taśm biegunowych akumulatorów. Jednocześnie, ze względu na dobrą jakość wiązki, miejsce spawania może być bardzo małe. , która posiada unikalne zalety w spawaniu wysokoodblaskowych taśm aluminiowych, miedzianych oraz wąskopasmowych listew biegunowych akumulatorów (szerokość listwy nabiegunowej poniżej 1,5mm).

 

4. Uszczelnianie i spawanie obudowy akumulatora mocy i pokrywy
Materiały powłoki akumulatorów mocy obejmują stop aluminium i stal nierdzewną. Wśród nich najczęściej używany jest stop aluminium, zwykle stop aluminium 3003, a kilka wykorzystuje czyste aluminium. Stal nierdzewna to materiał o najlepszej spawalności laserowej, zwłaszcza stal nierdzewna 304. Niezależnie od tego, czy stosuje się laser impulsowy, czy ciągły, można uzyskać spoiny o dobrym wyglądzie i wydajności.

 

Wydajność spawania laserowego aluminium i stopów aluminium różni się nieznacznie w zależności od zastosowanej metody spawania. Z wyjątkiem czystego aluminium i stopów aluminium serii 3, nie ma problemu ze spawaniem impulsowym lub spawaniem ciągłym. W przypadku innych serii stopów aluminium najlepszym wyborem jest ciągłe spawanie laserowe, aby zmniejszyć wrażliwość na pęknięcia. Jednocześnie wybierz laser o odpowiedniej mocy w zależności od grubości obudowy akumulatora zasilającego. Ogólnie rzecz biorąc, gdy grubość obudowy jest mniejsza niż 1 mm, można rozważyć zastosowanie lasera jednomodowego o mocy do 1000 W. Jeśli grubość jest większa niż 1mm, należy zastosować laser jednomodowy lub wielomodowy o mocy większej niż 1000W.

 

W bateriach litowych o małej pojemności często stosuje się stosunkowo cienkie obudowy aluminiowe (grubość około 0,25 mm), a w niektórych, np. 18650, stosuje się obudowy stalowe. Ze względu na grubość obudowy do spawania tego typu akumulatorów powszechnie stosuje się lasery o mniejszej mocy. Używając ciągłego lasera do spawania cienkościennych baterii litowych, wydajność można zwiększyć od 5 do 10 razy, a wygląd i uszczelnienie są lepsze. Dlatego też istnieje tendencja do stopniowego zastępowania laserów pulsacyjnych w tym obszarze zastosowań.

 

5. Zasil moduł akumulatorowy i spawanie pakietów
Połączenie szeregowe i równoległe pomiędzy akumulatorami mocy jest zwykle wykonywane poprzez przyspawanie elementu łączącego do pojedynczego akumulatora. Materiały elektrod dodatnich i ujemnych są różne, zazwyczaj miedź i aluminium. Ponieważ miedź i aluminium tworzą kruchy związek po spawaniu laserowym, nie mogą one spełniać wymagań użytkowych, oprócz spawania ultradźwiękowego miedź i miedź, aluminium i aluminium są zazwyczaj spawane laserowo. Jednocześnie, ponieważ zarówno miedź, jak i aluminium przewodzą ciepło bardzo szybko i mają bardzo wysoki współczynnik odbicia lasera, a grubość łącznika jest stosunkowo duża, do uzyskania spawania wymagany jest laser o większej mocy.

 

 

Charakterystyka spawania laserowego akumulatorów litowych
Od produkcji ogniw baterii litowych po montaż pakietów baterii, spawanie jest bardzo ważnym procesem produkcyjnym. Przewodność, wytrzymałość, szczelność, zmęczenie metalu i odporność na korozję akumulatorów litowych to typowe standardy oceny jakości spawania akumulatorów. . Wybór metod spawania i procesów spawania będzie miał bezpośredni wpływ na koszt, jakość, bezpieczeństwo i konsystencję akumulatora. Spawanie laserowe stało się preferowanym rozwiązaniem w przypadku wielu zadań spawalniczych ze względu na swoje zalety, takie jak bezpieczne i niezawodne spawanie, precyzyjna technologia i ochrona środowiska.

 

Zalety spawania laserowego
1.	Spawanie laserowe to zintegrowany proces produkcyjny, który rozkłada surowce, takie jak materiały elektrod dodatnich i ujemnych, separatory i elektrolity, na całe części. Wszystkie surowce są spawane w ogniwach akumulatorowych lub modułach PACK, które można bezpośrednio wykorzystać w branży motoryzacyjnej.
2.	Zwykłe surowce akumulatorowe stanowią coraz większą część kosztów i są kupowane w dużych ilościach w tonach. Sprzęt do spawania laserowego zasadniczo oszczędza koszty, kupując surowce za jednym razem.
3.	Spawanie laserowe może znacznie poprawić bezpieczeństwo, niezawodność i żywotność akumulatorów samochodowych, przy wysokiej jakości spawania i automatyzacji: Spawanie laserowe ma wysoką gęstość energii, małe odkształcenia spawania i małą strefę wpływu ciepła, co może skutecznie poprawić dokładność części. Spoiny są gładkie, wolne od zanieczyszczeń, jednolite i gęste, nie wymagają dodatkowego szlifowania. Spawanie laserowe można precyzyjnie kontrolować, stosując małą skupioną plamkę świetlną i wysoką dokładność pozycjonowania, łatwą do zrealizowania automatyzację za pomocą ramion robotycznych, stabilną wydajność sprzętu i łatwą obsługę, poprawiając wydajność spawania, skracając godziny pracy i redukując koszty. Podczas spawania laserowego cienkich blach lub drutów o cienkiej średnicy nie będzie on tak podatny na topienie jak spawanie łukowe.