Каковы применения лазера при производстве литиевых батарей?

С 1990 года, благодаря своей высокой плотности энергии, высокому напряжению, защите окружающей среды и преимуществам длительного срока службы и быстрой зарядки, привлекаемые 3c цифровыми, электроинструментами и другими отраслями, литиевые батареи вносят отличный вклад в автомобильную промышленность новой энергии. Рыночный потенциал новой индустрии литиевых аккумуляторов, обеспечивающей энергетические транспортные средства источником энергии, огромен. Это важная часть разработки национальной стратегии. Ожидается, что в ближайшие 5-10 лет масштабы отрасли превысят 160 миллиардов юаней.

Аккумуляторная батарея, являющаяся основным компонентом транспортных средств на новой энергии, от ее качества напрямую зависит производительность транспортного средства. Оборудование для производства литиевых батарей обычно является предварительным оборудованием, в конце концов, после трех конечных устройств, точность оборудования и уровень автоматизации будут напрямую влиять на эффективность производства и согласованность продуктов. Технология лазерной обработки как альтернатива традиционной технологии сварки широко используется в оборудовании для производства литий-ионных аккумуляторов.

В этой статье «Лазер в применении к силовой аккумуляторной промышленности» излагаются характеристики процесса лазерной сварки, лазерная сварка алюминиевого сплава была проанализирована сложность качества сварки и режима сварки, перечислены характеристики процесса квадратной батареи и батареи PACK. и направление развития оборудования.

Процесс лазерной сварки

От производства литий-ионных аккумуляторов до группы аккумуляторов, сварка является важным производственным процессом, проводимость литиевых аккумуляторов, прочность, герметичность, усталость металла и коррозионная стойкость являются типичным стандартом оценки качества сварки аккумуляторов.

Выбор методов сварки и технологии сварки напрямую повлияет на стоимость аккумулятора, качество, безопасность и долговечность аккумулятора. Во многих методах сварки лазерная сварка выгодно выделяется следующим образом: во-первых, лазерная сварка с высокой плотностью энергии, небольшая сварочная деформация, небольшая зона термического влияния, может эффективно повысить точность изготовления, гладкий сварной шов без примесей, равномерная плотность , без дополнительных шлифовальных работ; Во-вторых, лазерная сварка может быть точным контролем, фокусируясь на небольших точках света, позиционировании высокой точности, в сочетании с механической рукой легко реализовать автоматизацию, повысить эффективность сварки, сократить рабочее время, снизить стоимость; Кроме того, лазерная сварка тонких листов или проволоки тонкого диаметра не так восприимчива к дуговой сварке с обратным плавлением.

Конструкция батареи обычно состоит из различных материалов, таких как сталь, алюминий, медь, никель и т. Д., Они могут быть сделаны из металлических электродов, проводов или оболочки; Поэтому, будь то между материалом или разнообразием материалов, сварка, к технологии сварки выдвигает более высокие требования. Преимущество технологии лазерной сварки заключается в том, что может быть обеспечен широкий выбор сварочных материалов, сварка между различными материалами.

Технологические трудности

Производство аккумуляторных батарей по принципу «легкий», обычно используется «легкий» алюминий, но также для более «тонких», как правило, толщина корпуса, крышки и нижней части требуется менее 1,0 мм, Толщина некоторых основных производителей основных материалов составляет около 0,8 мм. Согласно статистике, алюминиевый сплав, из которого изготовлен корпус батареи, составляет более 90% всей мощности батареи.

Сложность сварки алюминия заключается в высокой начальной отражательной способности лазерного луча из алюминиевого сплава и его собственной высокой теплопроводности, что делает коэффициент поглощения лазера до плавления алюминиевого сплава низким из-за низкой энергии ионизации алюминиевой плазмы во время выполнения процесса сварки. Чтобы не легко распространять, сделать сварку стабильной. Кроме того, процесс сварки потери элемента сплава, снижение механических свойств сварного соединения алюминиевого сплава. Из-за высокой чувствительности устьиц в процессе сварки, дефектов сварки неизбежно возникали проблемы, одна из самых главных - пористость и термическое растрескивание. Происходящие в процессе лазерной сварки алюминиевых сплавов газы в основном можно разделить на две категории: водородная пористость и взрывная пористость. Из-за слишком высокой скорости охлаждения при лазерной сварке проблема водородных отверстий является более серьезной, а также при лазерной сварке для класса большего количества отверстий, образующихся из-за схлопывания пор.

Проблемы с горячими трещинами. Алюминиевый сплав относится к типичному типу эвтектических сплавов, легко появляющихся при сварке горячих трещин, в том числе трещин кристаллизационного сварного шва и трещин, ожиженная ЗТВ из-за сегрегации состава зоны сварного шва будет проявляться эвтектической сегрегацией и плавлением границ зерен под действием напряжения. быть разжиженной трещиной на границе зерен, ухудшить характеристики сварного соединения.

Проблема жареного огня (также называемого всплеском). Возгорание вызвано многими факторами, такими как чистота материалов, чистота самого материала, характеристики самого материала, и решающую роль играет стабильность лазера. Выпуклость, пористость, внутренняя поверхность оболочки пузыря, исследуйте ее причину, в основном диаметр сердцевины волокна слишком мал или вызвано слишком большим значением энергии лазера.

Принимая во внимание вышеупомянутые проблемы, поиск подходящих параметров процесса является ключом к решению проблемы.

Анализ режима сварки

(1) импульсный режим сварки

Импульсный лазер обычно используется прямоугольная форма волны импульса, пиковая волна, бимодальная волна, например, несколько, из-за слишком высокой отражательной способности света поверхности алюминиевого сплава, следует выбрать соответствующую форму волны сварки. Когда лазерный луч падает на поверхность материала, высокая интенсивность металлической поверхности будет составлять 60% ~ 98% потерь энергии лазера из-за отражения, а коэффициент отражения изменяется в зависимости от температуры поверхности объекта. При сварке алюминиевого сплава оптимальным выбором является точечная и бимодальная волна, эти два вида сварочной волны за замедленной частью ширины импульса длиннее, могут эффективно уменьшить поры и трещины.

Из-за высокой отражательной способности лазера из алюминиевого сплава, чтобы предотвратить вертикальное отражение и повреждение, вызванное падающим лазерным лучом, сфокусированным на зеркале, процесс сварки обычно будет угол отклонения сварочной головки. Паяйте соединения и эффективно комбинируйте диаметры, вместе с увеличением угла лазера увеличивается, когда угол лазера 40 °, самые большие паяные соединения и поверхность соединения эффективно. Кроме того, эффективная глубина проплавления расплавленных паяных соединений с лазерным углом уменьшается, а когда лазерный угол больше 60 °, эффективное сварочное проникновение сводится к нулю. Таким образом, наклонив сварочную головку под определенную точку зрения, можно соответствующим образом увеличить глубину сварного шва и ширину сварного шва. Кроме того, во время сварки по линиям сварного шва лазерная точечная сварка должна частично покрывать 65% оболочки, 35% - при сварке, что может эффективно уменьшить из-за проблем с закрытием крышки, вызванных огнем.

(2) модель непрерывной сварки

Непрерывный процесс лазерной сварки из-за его тепла закалки, в отличие от импульсной сварки, склонность к трещинам не очевидна, чтобы улучшить качество сварки, с использованием непрерывной лазерной сварки, поверхность шва гладкая, однородная, без брызг, без дефектов, без трещин внутри сварной шов. С точки зрения сварки алюминиевых сплавов, непрерывный лазер очевидные преимущества: по сравнению с традиционным способом сварки, высокая эффективность, без заполнения проволоки; По сравнению с импульсной лазерной сваркой, в производстве после сварки могут быть решены дефекты, такие как трещина, воздушное отверстие, брызги и т. Д., Чтобы обеспечить хорошие механические свойства алюминиевого сплава после сварки; Не провисайте после сварки, количество полировки уменьшается, что снижает производственные затраты, но из-за непрерывного лазерного пятна меньше, более высокие требования, так что точность подгонки заготовки.

В аккумуляторной батарее во время процесса сварки сварочные технологии и технический персонал будут соответствовать требованиям к материалам аккумулятора, форме, толщине, натяжению и выбирать соответствующие параметры процесса лазерной сварки, такие как скорость сварки, форма волны, пик, наклон сварочной головки. Угол для настройки разумных параметров процесса сварки, например, чтобы гарантировать соответствие конечных результатов сварки требованиям производителей аккумуляторных батарей.

Сварка квадратных батарей

В процессе сварки квадратных ячеек одной из наиболее важных рабочих процедур является герметизация крышки корпуса, метод герметизации корпуса квадратной батареи обычно выполняется на верхней части батареи, имеет прямоугольную пластину, пластину с входным концом анода, в пластину оболочки заподлицо со ртом, затем между пластиной и оболочкой с помощью лазерной прямоугольной апертуры путем импульсной или непрерывной лазерной сварки, сварки хорошей герметизации.

Способы сварки делятся на боковую сварку и сварку квадратной батареи, односторонняя сварка - это основные преимущества меньшего воздействия на внутренние батареи, брызги не будут легко попадать в крышку корпуса внутри. Поскольку это может привести к подъему после сварки, сборка будет иметь небольшое влияние на последующий процесс, таким образом, боковой сварочный процесс на стабильность лазера, материал с высокими требованиями к чистоте. Поскольку верхняя сварка в плоскости, низкие требования к интеграции сварочного оборудования.

В настоящее время в отрасли широко используется способ сварки с силовым аккумулятором, вертикальная сварка сходящегося узла может значительно снизить риск бокового сваривания четырех сходящихся узлов, скользящего вбок, а также для массового производства. Ухань Escape Flying Laser Equipment Co., LTD. Корпус батареи «высокоскоростного лазерного сварочного оборудования», достиг более 99,5% эффективности сварочного производства roa и 12 PPM.

Процесс Battery PACK

(1) АКБ

Аккумуляторные батареи путем добавления схемы защиты, оболочки, выхода и формы приложения процесса производства аккумуляторов, называемого PACK. Battery PACK - важный этап применения аккумуляторов в различных областях. С непрерывным развитием процесса PACK режим соединения также продолжает улучшаться, от начальной пайки до последующей контактной сварки, развитие до настоящего времени, лазерная сварка из-за ее точности сварки, надежности и преимуществ высокой степени автоматизации стала Текущий процесс PACK является наиболее распространенным способом подключения, и технология лазерной сварки интеллектуального оборудования автоматизации стала квадратной, цилиндрической, мягкой сумкой, 18650 различных типов батарей.

(2) тенденция развития интеллектуального оборудования

Развитие автомобильной промышленности новой энергии, отсутствие силовой батареи и аккумуляторного модуля, используемых в спецификациях стандартных стереотипов и стандартизации, многочисленные проблемы несовместимой системы спецификаций, текущий технологический процесс и скорость производства и эффективность ручного управления ограничивают предприятие, для эффективного улучшения качества продукции и производственных мощностей. Поэтому повышение уровня автоматизации при сборке аккумуляторного модуля очень необходимо. Сегодня реализация интеллектуального решения «все оборудование линии + + управление программным обеспечением робота», чтобы решить проблему с ориентацией пользователя как на совместимость, темп и эффективность всей линии, так и на решение пользовательских заказов на аккумуляторную батарею, проблему небольшая партия и множество спецификаций.

Программное обеспечение для управления. Вся система MES непосредственно на производственной линии в беспилотный производственный цех, искусственная потребность только в дополнении материала онлайн снаружи, может не только повысить безопасность и уменьшить вмешательство человека. Ссылка на процесс сварки, просто необходимо для интеграции данных процесса лазерной сварки в систему программного обеспечения управления MES, чтобы облегчить вызовы пользователей, переключитесь напрямую. От батарей до группы PACK, параметры каждой рабочей процедуры, данные и другая входящая информация и т. Д. Могут быстро запрашивать и своевременно анализировать через систему MES, не только для управления процессом, но и для эффективной гарантии эффективности производства, пользователи имеют Зарезервированный промышленным коммуникационным интерфейсом для реализации удаленного мониторинга и управления, полностью воплощает в себе характеристики интеллектуальной автоматизации производства. С помощью лазерных решений продукты были в направлении высокого интеллекта, высокого направления автоматизации.

Резюме

Хотя технология лазерной сварки в Китае становится все более зрелой, но качество производителя аккумуляторных батарей по-прежнему требует тесного сотрудничества с персоналом и специалистами по лазерной сварке, начиная с материала, формы, толщины, проектирования оптимизации процесса, обнаружения в реальном времени и т. Д. различные аспекты для достижения идеального эффекта сварки. Ухань fly from laser equipment co., LTD. Обладая более чем 10-летним опытом в области сварки аккумуляторных батарей, для создания высокоточных, эффективных, надежных, автоматизированных систем визуализации и информации о производственной линии аккумуляторных элементов и модулей, а также интеллектуальных решений автоматизации PACK.

Страница содержит содержимое машинного перевода.