Analiza procesa proizvodnje energetskih baterija: Primjena i razvoj tehnologije laserskog zavarivanja

S brzim razvojem industrije novih energetskih vozila i pohrane energije, baterije za napajanje, kao ključne komponente, suočavaju se sa značajnim izazovima u pogledu preciznosti proizvodnje i kvalitete zavarivanja, izravno utječući na sigurnost sustava, vijek trajanja i gustoću energije. Sa širokim usvajanjem tehnologija prizmatičnih, cilindričnih i vrećica ćelija, lasersko zavarivanje, sa svojom visokom učinkovitošću, visokom preciznošću i niskim toplinskim utjecajem, postalo je nezamjenjiv i kritičan korak u proizvodnji baterija.

 

 

 

Od ćelija do modula do paketa, svaki proizvodni proces u sustavu energetskih baterija uključuje složene procese spajanja materijala. Lasersko zavarivanje prvenstveno se koristi u sljedećim područjima:

 

Zavarivanje ćelijskih jezičaka i jezičaka;

Prethodno-zavarivanje ćelija u kućišta i brtvljenje kućišta;

Zavarivanje gornjeg poklopca pokrovne ploče baterije i brtvljenje protueksplozijskog-ventila;

Zavarivanje konektora i strukturnih komponenti u modulu baterije i stupnju paketa.

 

Ovi zavari uključuju ključne strukturne komponente kao što su aluminijska pokrovna ploča za baterije, gornji poklopac litijske baterije i bakrena i aluminijska bimetalna bipolarna ploča. Ovi zavareni spojevi postavljaju izuzetno visoke zahtjeve za lasersko zavarivanje za kontrolu topline, gustoću energije i preciznost.

 

 

Kućišta i poklopci baterija obično su izrađeni od aluminijskih legura (kao što je Al3003). Njihova primarna funkcija je inkapsulacija elektrolita i pružanje strukturne potpore za elektrodne ploče.

Učinak brtvljenja zavara izravno određuje nepropusnost baterije, tlačnu čvrstoću i dugoročnu -stabilnost.

 

U proizvodnji prizmatičnih baterija uobičajene strukture uključuju:

Prizmatični poklopac litijske baterije

Prizmatični poklopac litijeve baterije

Dodatak prizmatične litijske baterije

 

Postupci zavarivanja općenito se dijele na bočno zavarivanje i zavarivanje na vrhu:

Bočno zavarivanje:Učinkovito sprječava prskanje od ulaska u baterijsku ćeliju, ali zahtijeva visoku čistoću površine materijala i stabilnost lasera.

Gornje zavarivanje:Visoka učinkovitost proizvodnje i jednostavnost automatizirane integracije, ali zahtijeva strogu kontrolu unosa topline i morfologije bazena za zavarivanje kako bi se izbjegla kontaminacija ćelija.

 

Primjena novih plavih ili zelenih hibridnih lasera značajno je poboljšala stopu apsorpcije zavarivanja aluminijskih legura, učinkovito smanjujući poroznost i nepotpuno prodiranje i povećavajući učinak zavara aluminijskih poklopaca baterija i poklopaca aluminijskih baterijskih kutija na više od 95%.
 

 

 

 

1. Zavarivanje terminala

Terminali akumulatora obično se sastoje od pozitivnog aluminija i negativnog bakra, služeći kao kritični most za provođenje struje. Proces zavarivanja mora istovremeno zadovoljiti zahtjeve visoke vodljivosti i čvrstoće.

Kombinacijom tehnologije električnog kontaktnog utiskivanja s laserskim preciznim zavarivanjem može se postići krajnja vlačna čvrstoća veća od ili jednaka 500 MPa, čime se sprječavaju "rupe od eksplozije" uzrokovane porama ili nečistoćama.

 

2. Zavarivanje-ventila otpornog na eksploziju

Protueksplozijski-ventil je struktura tankih-stjena na pokrovnoj ploči baterije koja djeluje kao ventil za smanjenje tlaka. Kada unutarnji tlak baterije prijeđe sigurnu razinu, ventil puca kako bi se spriječila eksplozija.

 

Lasersko zavarivanje zahtijeva potpuno zabrtvljeni zavar na aluminijskom limu debljine 8 mm, s tlakom kidanja koji se održava između 0,4 i 0,7 MPa. Ovaj proces postavlja izuzetno visoke zahtjeve u pogledu kontrole energije, zona-zahvaćenih toplinom i konzistencije zavara.

 

 

Adapteri i fleksibilni konektori ključne su komponente koje povezuju baterije, poklopce i priključke. Lasersko zavarivanje osigurava vodljivi put niske-otpornosti i kontaminaciju-bez prskanja, posebno u visoko vodljivim komponentama kao što su bakreni dijelovi za utiskivanje sa srebrnim kontaktima zakovicama ili bakreni dijelovi za utiskivanje sa srebrnim kontaktom.

 

U-sklopu na razini modula, kompozitne strukture kao što su dijelovi za utiskivanje od bakra sa srebrnim kontaktima zakovanim zakovicama i komponente prešane od bakra zahtijevaju visoko{1}}lasersko probojno zavarivanje kako bi se osigurala stabilna veza između bakrenih i aluminijskih konektora debljine 2 mm-i ispunili zahtjevi za visokim strujnim opterećenjem razine paketa.

 

 

Stalne inovacije u tehnologiji laserskog zavarivanja omogućile su kvalitativni skok u proizvodnji energetskih baterija u smislu sigurnosti, pouzdanosti i gustoće energije.

Od gornjeg poklopca za prizmatične baterije, pokrovnih ploča za litij-ionske baterije, do pokrovnih ploča za baterije i njima pridruženih struktura pokrovnih ploča od aluminijske legure, lasersko zavarivanje postalo je ključni proizvodni proces za osiguravanje konzistentnosti proizvoda i visokih performansi.

 

U budućnosti, uz kontinuirani napredak u inteligentnom zavarivanju i domaćoj opremi, proizvodnja kućišta, poklopaca i terminala akumulatora dodatno će napredovati prema visokoj preciznosti, visokoj pouzdanosti i prihvatljivosti za okoliš, pružajući snažniju pokretačku snagu za novu industriju energetskih vozila.