Proces proizvodnje baterije za napajanje: objašnjenje tehnologije laserskog zavarivanja

U kontekstu brzog razvoja industrije novih energetskih vozila, kvaliteta proizvodnje energetskih baterija, kao ključne komponente vozila, izravno utječe na sigurnost vozila, vijek trajanja i gustoću energije. Sustavi energetskih baterija obično se sastoje od ćelija, baterijskih modula i baterijskih paketa (PACK). Njihova unutarnja struktura uključuje brojne spojeve metalnih materijala, uključujući jezičke elektroda, vodljive spojne dijelove, kućišta baterija i strukture za kapsuliranje. Među tim kritičnim spojnim vezama, lasersko zavarivanje, sa svojom visokom gustoćom energije, be-kontaktnom obradom i velikom prilagodljivošću automatizacije, postupno je postalo jedan od važnih procesa u proizvodnji baterija. Osobito u strukturama kućišta od aluminijskih legura, kao što su aluminijsko kućište baterije ili kućišta prizmatičnih ćelija, lasersko zavarivanje može postići visoko-precizne zapečaćene spojeve, pružajući stabilno i pouzdano okruženje za inkapsulaciju za unutrašnjost baterije.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Proces proizvodnje baterija za napajanje obično uključuje više faza, kao što je proizvodnja ćelija, montaža u srednjoj-fazi i pozadinska-integracija PACK-a. U ovim se fazama lasersko zavarivanje naširoko koristi u ključnim procesima kao što su zavarivanje pločica, točkasto zavarivanje elektrodama, pred{3}}zavarivanje ćelija, zavarivanje kućišta i gornjeg poklopca te brtvljenje otvora za ubrizgavanje tekućine. U međuvremenu, u fazi sklapanja nizvodnog modula i PACK-a, procesi kao što su zavarivanje spojnih dijelova, zavarivanje-ventila otpornog na eksploziju i zavarivanje terminala baterije također moraju biti dovršeni. Te su strukture često izravno integrirane u strukturne komponente kao što su prizmatična kućišta baterija od aluminijske legure ili aluminijske školjke za ćelije litij-ionske baterije. Stoga kvaliteta zavarivanja igra odlučujuću ulogu u učinku brtvljenja baterije, strukturnoj čvrstoći i toplinskoj stabilnosti.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U ćelijskoj strukturi, brtveno zavarivanje između kućišta baterije i pokrovne ploče jedan je od najkritičnijih koraka u proizvodnji. Kućišta baterija obično su izrađena od aluminijske legure serije 3003, s debljinom koja se općenito kontrolira između 0,6 i 0,8 mm. Visoko{5}}kvalitetni zavari između kućišta i pokrovne ploče mogu se postići pomoću-pulsnog laserskog zavarivanja niske snage, čime se stvara stabilan, zabrtvljen prostor. Za prizmatične ćelije ova se struktura obično predstavlja kao aluminijska ljuska prizmatične ćelije ili aluminijska ljuska za prizmatičnu litij-ionsku bateriju. U stvarnoj proizvodnji nedostaci zavarivanja uglavnom uključuju nepotpuno prodiranje, poroznost i kolaps zavara. Ovi nedostaci izravno utječu na učinkovitost brtvljenja i otpornost kućišta baterije na pritisak, čime utječu na trajanje baterije i sigurnosne performanse. Zavarivanje terminala akumulatora ključna je spojna struktura za provođenje struje u baterijama. Priključci se općenito dijele na pozitivne i negativne elektrode, pri čemu je pozitivna elektroda obično izrađena od aluminija, a negativna elektroda od bakra.

 

Više ćelija može se spojiti u seriju ili paralelno pomoću spojnica za zavarivanje kako bi se formirao potpuni baterijski modul. Terminali su obično integrirani s poklopcem baterije i ugrađeni u gornju strukturu aluminijske ljuske litijeve ćelije ili aluminijske ljuske litijeve ćelije. U stvarnom zavarivanju, terminalno zavarivanje je sklono defektima kao što su pore, uglavnom zbog malog promjera područja zavarivanja i tendencije zaostajanja nečistoća kao što su ulje za žigosanje ili sredstva za čišćenje. Pod laserskim zračenjem-energije-visoke gustoće, ove nečistoće brzo isparavaju stvarajući mjehuriće, koji izlaze i stvaraju šupljine u zavarivanju. Stoga su posebno važni čišćenje prije -zavarivanja i optimizacija krivulje snage lasera.

 

Zavarivanje-ventila otpornog na eksploziju važna je komponenta sigurnosne strukture baterija. Ventili -otporni na eksploziju obično se postavljaju na poklopac baterije, a njihova je funkcija aktivno pucanje i oslobađanje tlaka kada se unutarnji tlak baterije nenormalno poveća, čime se sprječavaju nesreće s eksplozijom baterije. Ventili-otporni na eksploziju obično su izrađeni od dva sloja aluminijskih ploča međusobno-zavarenih laserom, s tlakom detonacije koji se obično kontrolira između 0,4 i 0,7 MPa. Ova je struktura često integrirana u pakiranje aluminijskih kućišta baterija vozila New Energy ili paketa baterija s aluminijskim kućištima, stoga je potrebna izuzetno stroga kontrola brtvljenja zavara i unosa topline. Pretjerana ili nedovoljna energija zavarivanja može dovesti do nestabilnih pritisaka okidača u ventilu otpornom-na eksploziju, što utječe na ukupnu sigurnosnu izvedbu baterije.

 

Tijekom proizvodnje baterijskog modula, zavarivanje adaptera ključni je proces povezivanja baterije s pokrovnom pločom. Adapter ne samo da treba dobru vodljivost, već mora izdržati značajna strujna opterećenja i mehanička naprezanja. U praktičnim izvedbama, adapter je obično zavaren na duboko izvučeno aluminijsko kućište baterije ili pakirano aluminijsko kućište, tvoreći stabilnu vezu s jezičcima ćelije. Budući da bakar ima nisku lasersku apsorpciju i visoku refleksivnost, potrebna je veća gustoća energije tijekom zavarivanja bakra-aluminija različitim metalima kako bi se osiguralo prodiranje zavara i čvrstoća veze. Istovremeno je neophodna stroga kontrola prskanja kako bi se spriječilo da čestice uđu u baterijsku ćeliju i izazovu kratke spojeve.

 

U sustavima energetskih baterija, kvaliteta zavarivanja baterijskih modula izravno utječe na ujednačenost struje i performanse upravljanja toplinom cijelog sustava. Baterijski modul sastoji se od više ćelija spojenih u seriju i paralelno, a također zahtijeva sustav upravljanja baterijom (BMS) za nadzor i zaštitu. U ovoj složenoj strukturi, zavarivanje spojnih dijelova obično zahtijeva-lasersku opremu velike snage za postizanje stabilnog zavarivanja debelih bakrenih ili aluminijskih materijala. Na primjer, u -sustavima za pohranu energije velikih razmjera ili paketima novih energetskih vozila, spojna struktura obično se ugrađuje unutar strukturnog okvira aluminijske ljuske za litij-željezo-fosfatne ćelije ili aluminijske ljuske za prizmatičnu litij-ionsku bateriju kako bi se osigurala strukturna čvrstoća i električna pouzdanost modula.

 

Iako lasersko zavarivanje ima značajne prednosti u proizvodnji energetskih baterija, ostaje nekoliko tehničkih izazova u zavarivanju materijala od aluminijskih legura. Prvo, tu je problem poroznosti. Zbog visoke topljivosti vodika u rastaljenoj aluminijskoj slitini, vodikove pore se lako stvaraju tijekom brzog skrućivanja. Nadalje, kolaps rupa tijekom laserskog zavarivanja također može stvoriti defekte poroznosti. Drugo, tu je problem vrućeg pucanja. Budući da su aluminijske legure tipične eutektičke legure, pukotine na granicama zrna sklone su pojavi tijekom hlađenja zavarivanjem, čime se smanjuje čvrstoća zavarenog spoja. Ovi problemi su osobito česti kod zavarivanja kritičnih strukturnih komponenti kao što su aluminijske ljuske za litij-ionske baterije ili kućišta prizmatičnih baterija od aluminijske legure.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Drugi uobičajeni kvar je prskanje od zavarivanja, također poznato kao "prskanje". Ovaj fenomen obično je uzrokovan površinskom kontaminacijom materijala, pretjerano visokom gustoćom laserske energije ili nedovoljnom stabilnošću laserske zrake. Kada postoje pore ili izbočine na površini materijala u području zavarivanja, visoko-energetski laser može brzo izazvati lokalizirano isparavanje, što rezultira prskanjem metala. Za baterijske module ugrađene u aluminijske školjke prizmatičnih ćelija ili strukture aluminijskih kućišta baterija, prskanje koje ulazi u ćeliju može dovesti do kvara izolacije ili rizika od kratkog spoja. Stoga, u stvarnoj proizvodnji, probleme s prskanjem treba smanjiti optimiziranjem parametara lasera, poboljšanjem čistoće materijala i pravilnom kontrolom veličine točke.

 

Postupci zavarivanja također se razlikuju u različitim strukturama baterija. Na primjer, u postupku zavarivanja jezičaka baterija u torbici, potreban je poseban alat za čvrsto pritiskanje jezičaka kako bi se osigurao stabilan razmak za zavarivanje, čime se postiže putanja zavarivanja u obliku slova S ili spirala. Za cilindrične baterije, zavarivanje je uglavnom koncentrirano u području spajanja pozitivne elektrode jer je omotač negativne elektrode tanji i sklon progorevanju. Prizmatične baterije prvenstveno koriste metodu zavarivanja omotača-i-kapice, koja se obično dijeli na-zavarene na vrhu i-zavarene strukture sa strane. Metode-bočnog zavarivanja smanjuju rizik od prskanja u ćeliju, ali zahtijevaju više standarde čistoće materijala i stabilnosti opreme. Top-zavarene metode prikladnije su za masovnu proizvodnju, ali zahtijevaju preciznije tehnike obrade ljuske. Ove zavarene strukture obično se koriste u strukturama kućišta baterija, kao što su aluminijske školjke za prizmatične litij-ionske baterije ili aluminijska kućišta baterija novih energetskih vozila.

 

Općenito, s razvojem novih energetskih vozila i industrije za pohranu energije, proizvodnja baterija se razvija prema većoj preciznosti, automatizaciji i inteligenciji. Tehnologija laserskog zavarivanja, sa svojim prednostima visoke učinkovitosti, malog utjecaja topline i primjenjivosti na složene strukture, postala je ključni proizvodni proces u proizvodnji baterija. Od pakiranja ćelija do sklapanja modula i integracije sustava PACK, tehnologija laserskog zavarivanja prolazi kroz cijeli proizvodni proces i tvori visok stupanj sinergije s ključnim strukturnim komponentama kao što su litijeve ćelije, aluminijske školjke i paketi baterija s aluminijskim kućištima.

 

 

U procesu proizvodnje energetskih baterija, visoko{0}}kvalitetna kućišta baterija ne samo da trebaju izvrsna svojstva materijala, već se također moraju moći prilagoditi postupcima preciznog zavarivanja. Naša tvrtka specijalizirana je za istraživanje, razvoj i proizvodnju strukturnih komponenti za nove energetske baterije, pružajući niz visoko-preciznih rješenja kućišta baterija, uključujući duboko izvučeno aluminijsko kućište baterije, prizmatično kućište ćelija i aluminijske ljuske za litij-ionske baterije. Ove komponente izrađene su od-aluminijske legure visoke čvrstoće i proizvedene procesima preciznog utiskivanja i dubokog izvlačenja, ispunjavajući stroge zahtjeve baterija za napajanje u pogledu brtvljenja, strukturne čvrstoće i zavarljivosti.

 

Naši proizvodi naširoko se koriste u novim energetskim baterijskim sustavima za vozila, baterijskim sustavima za pohranu energije i baterijskim modulima visokih-performansi, pružajući kupcima pouzdano aluminijsko kućište baterije iPakirajte aluminijsko kućišterješenja za poboljšanje sigurnosti i učinkovitosti proizvodnje baterijskih sustava.