Приложение на лазерно заваряване в областта на литиевата батерия

Приложение на лазерното заваряване в областта на литиевата батерия

Литиево-йонните батерии се използват широко в различни електронни устройства (като мобилни телефони, преносими компютри, PDA, цифрови фотоапарати и цифрови видеокамери и др.) поради тяхната висока специфична енергия, дълъг живот на цикъла, малък саморазряд, липса на ефект на паметта и никакво замърсяване. Освен транспорта (патрулни коли, електрически велосипеди, електрически превозни средства и т.н.), той се превърна във високотехнологична индустрия, поддържана от енергийното поле на моята страна.

 

Захранващите батерии се отнасят за батерии, използвани в електрически превозни средства. В сравнение с батерии с малък капацитет (като батерии за мобилен телефон, лаптоп и др.), те имат по-голям капацитет и изходна мощност и могат да се използват в захранвания за електрически превозни средства и големи приложения за мобилни захранвания. на вторични батерии. Има много производствени процеси за литиево-йонни батерии или батерийни пакети, сред които има много процеси, като заваряване на уплътнение на взривозащитен клапан, заваряване на пластини, заваряване на мека връзка, точково заваряване на защитна каска, заваряване на уплътнение на корпуса на батерията, модул и PACK заваряване. Лазерното заваряване е най-добрият процес. Материалите, използвани за заваряване на батерии, включват основно чиста мед, алуминий, алуминиеви сплави, неръждаема стомана и др.

 

 

1. Заваряване на взривозащитен клапан на батерията
Взривозащитеният клапан на батерията е тънкостенно тяло на клапана върху уплътнителната плоча на батерията. Когато вътрешното налягане на батерията надвиши определената стойност, корпусът на взривобезопасния клапан се разкъсва, за да предотврати спукване на батерията. Предпазният клапан има гениална структура и този процес изисква изключително строги процеси на лазерно заваряване. Преди да се използва непрекъснато лазерно заваряване, импулсното лазерно заваряване се използва за заваряване на взривозащитени клапани на батерията. Непрекъснато уплътняващо заваряване се постига чрез припокриване и покриване на спойките. Ефективността на заваряване обаче беше ниска и ефективността на запечатване беше относително лоша. Непрекъснатото лазерно заваряване може да постигне високоскоростно и висококачествено заваряване, като стабилността на заваряване, ефективността на заваряване и добива могат да бъдат гарантирани.

 

2. Заваряване на батерии
Разделите обикновено са разделени на три материала. Положителният електрод на батерията използва алуминиев (Al) материал, а отрицателният електрод използва никелов (Ni) материал или никелов (Ni-Cu) материал с медно покритие. В производствения процес на захранващи батерии една от стъпките е заваряването на зъбците и полюсите на батерията заедно. При производството на вторични батерии, той трябва да бъде заварен с друг алуминиев предпазен клапан. Заваряването трябва не само да осигури надеждна връзка между щифта и стълба, но също така изисква заваръчният шев да бъде гладък и красив.

3. Акумулаторни стълбове с точкова заварка
Материалите, използвани за полюсните ленти на батерията, включват чисти алуминиеви ленти, никелови ленти, алуминиево-никелови композитни ленти и малко количество медни ленти. Заваряването на полюсни ленти на акумулатора обикновено използва импулсни заваръчни машини. С появата на QCW квази-непрекъснатия лазер на IPG, той също се използва широко при заваряване на полюсни ленти на батерии. В същото време, поради доброто качество на лъча, мястото на заваряване може да бъде много малко. , който има уникални предимства при заваряването на алуминиеви ленти с висока отразяваща способност, медни ленти и теснолентови полюсни ленти на батерии (широчина на полюсната лента под 1,5 mm).

 

4. Уплътняване и заваряване на корпуса на захранващата батерия и капака
Материалите на корпуса на захранващите батерии включват алуминиева сплав и неръждаема стомана. Сред тях най-често се използва алуминиева сплав, обикновено алуминиева сплав 3003, а някои използват чист алуминий. Неръждаемата стомана е материалът с най-добра лазерна заваряемост, особено неръждаемата стомана 304. Независимо дали се използва импулсен или непрекъснат лазер, могат да се получат заварки с добър външен вид и производителност.

 

Производителността на лазерно заваряване на алуминий и алуминиеви сплави варира леко в зависимост от използвания метод на заваряване. С изключение на чист алуминий и алуминиеви сплави от серия 3, няма проблем с импулсно заваряване или непрекъснато заваряване. За други серии алуминиеви сплави непрекъснатото лазерно заваряване е най-добрият избор за намаляване на чувствителността към пукнатини. В същото време изберете лазер с подходяща мощност според дебелината на корпуса на захранващата батерия. Като цяло, когато дебелината на корпуса е по-малка от 1 мм, можете да обмислите използването на едномодов лазер в рамките на 1000 W. Ако дебелината е повече от 1 мм, трябва да използвате едномодов или многомодов лазер с мощност над 1000 W.

 

Литиевите батерии с малък капацитет често използват относително тънки алуминиеви черупки (дебелината е около 0.25 mm), а някои като 18650 използват стоманени черупки. Поради дебелината на корпуса, за заваряване на този тип батерии обикновено се използват лазери с по-ниска мощност. Използвайки непрекъснат лазер за заваряване на литиеви батерии с тънка черупка, ефективността може да се увеличи от 5 до 10 пъти, а външният вид и уплътнението са по-добри. Следователно има тенденция за постепенно заместване на импулсните лазери в тази област на приложение.

 

5. Захранващ батериен модул и заваряване на пакета
Серийното и паралелното свързване между захранващите батерии обикновено се извършва чрез заваряване на свързващия елемент към единичната батерия. Материалите на положителните и отрицателните електроди са различни, обикновено мед и алуминий. Тъй като медта и алуминият образуват крехко съединение след лазерно заваряване, те не могат да отговорят на изискванията за употреба, в допълнение към ултразвуковото заваряване медта и медта, алуминият и алуминият обикновено се заваряват лазерно. В същото време, тъй като и медта, и алуминият провеждат топлина много бързо и имат много висока лазерна отразяваща способност, а дебелината на свързващата част е относително голяма, за постигане на заваряване е необходим лазер с по-висока мощност.

 

 

Характеристики на литиеви батерии за лазерно заваряване
От производството на литиеви батерийни клетки до сглобяването на батерийни пакети, заваряването е много важен производствен процес. Проводимостта, здравината, херметичността, умората на метала и устойчивостта на корозия на литиевите батерии са типични стандарти за оценка на качеството на заваряване на батерии. . Изборът на методи за заваряване и процеси на заваряване ще повлияе пряко върху цената, качеството, безопасността и последователността на батерията. Лазерното заваряване се е превърнало в предпочитано решение за много заваръчни задачи поради своите предимства като безопасно и надеждно заваряване, прецизна технология и опазване на околната среда.

 

Предимства на лазерното заваряване
1.	Лазерното заваряване е интегриран производствен процес, който разгражда суровини като положителни и отрицателни електродни материали, сепаратори и електролити на цели части. Всички суровини са заварени в батерийни клетки или PACK модули, които могат да се използват директно в автомобилната сфера.
2.	Обикновените суровини за батерии представляват нарастваща част от разходите и се купуват в големи количества в тонове. Оборудването за лазерно заваряване основно спестява разходи чрез закупуване на суровини наведнъж.
3.	Лазерното заваряване може значително да подобри безопасността, надеждността и експлоатационния живот на автомобилните батерии, с високо качество на заваряване и автоматизация: Лазерното заваряване има висока енергийна плътност, малка деформация на заваряване и малка зона, засегната от топлина, което може ефективно да подобри точността на частите. Заваръчните шевове са гладки, без примеси, еднакви и плътни и не изискват допълнително шлайфане. Лазерното заваряване може да бъде прецизно контролирано, с малко фокусирано светлинно петно ​​и високо точно позициониране, лесна за реализиране автоматизация с роботизирани ръце, стабилна работа на оборудването и лесна работа, подобряване на ефективността на заваряване, намаляване на работните часове и намаляване на разходите. При лазерно заваряване на тънки пластини или телове с тънък диаметър няма да бъде толкова податливо на обратно стопяване, колкото електродъговото заваряване.