Применение лазерной сварки в области литиевых батарей

Применение лазерной сварки в области литиевых батарей

Литий-ионные аккумуляторы широко используются в различных электронных устройствах (таких как мобильные телефоны, ноутбуки, КПК, цифровые фотоаппараты и цифровые видеокамеры и т. д.) из-за их высокой удельной энергии, длительного срока службы, небольшого саморазряда, отсутствия эффекта памяти. и никакого загрязнения. Как и транспорт (патрульные машины, электрические велосипеды, электромобили и т. д.), он стал высокотехнологичной отраслью, поддерживаемой энергетической сферой моей страны.

 

Силовые батареи относятся к батареям, используемым в электромобилях. По сравнению с батареями малой емкости (такими как аккумуляторы для мобильных телефонов, портативных компьютеров и т. д.), они имеют большую емкость и выходную мощность и могут использоваться в источниках питания для электромобилей и в крупных мобильных источниках питания. аккумуляторных батарей. Существует множество производственных процессов для литий-ионных аккумуляторов или аккумуляторных блоков, среди которых есть много процессов, таких как сварка уплотнения взрывозащищенного клапана, сварка выступов, сварка мягких соединений, точечная сварка защитной каски, сварка герметизации корпуса батареи, модуль и ПАКЕТ. сварка. Лазерная сварка – лучший процесс. Материалы, используемые для сварки аккумуляторов, в основном включают чистую медь, алюминий, алюминиевые сплавы, нержавеющую сталь и т. д.

 

 

1. Сварка взрывозащищенного клапана аккумулятора.
Взрывозащищенный клапан аккумулятора представляет собой тонкостенный корпус клапана на уплотнительной пластине аккумулятора. Когда внутреннее давление аккумулятора превышает указанное значение, взрывозащищенный корпус клапана разрывается, чтобы предотвратить взрыв аккумулятора. Предохранительный клапан имеет оригинальную конструкцию, и этот процесс требует чрезвычайно строгих процессов лазерной сварки. До применения непрерывной лазерной сварки для сварки аккумуляторных взрывозащищенных клапанов применялась импульсная лазерная сварка. Непрерывная герметизация сварки достигалась за счет перекрытия и покрытия паяных соединений. Однако эффективность сварки была низкой, а характеристики уплотнения были относительно плохими. Непрерывная лазерная сварка позволяет добиться высокоскоростной и высококачественной сварки, а также гарантировать стабильность сварки, эффективность сварки и выход продукции.

 

2. Приварка вкладок аккумулятора
Вкладки обычно делятся на три материала. В положительном электроде батареи используется алюминий (Al), а в отрицательном электроде — никель (Ni) или никель (Ni-Cu) с медным покрытием. В процессе производства силовых батарей одним из этапов является сварка выводов и полюсов батареи вместе. При производстве аккумуляторных батарей его нужно приваривать к другому алюминиевому предохранительному клапану. Сварка должна не только обеспечивать надежное соединение лапки со столбом, но и требует, чтобы сварной шов был ровным и красивым.

3. Полюса батареи с точечной сваркой.
Материалы, используемые для изготовления полос полюсов батареи, включают полосы чистого алюминия, никелевые полосы, алюминиево-никелевые композитные полосы и небольшое количество медных полос. Для сварки полос полюсов аккумуляторной батареи обычно используются аппараты импульсной сварки. С появлением квазинепрерывного лазера QCW компании IPG он также стал широко использоваться при сварке полос полюсов аккумуляторных батарей. В то же время, благодаря хорошему качеству луча, точка сварки может быть очень маленькой. , который имеет уникальные преимущества при сварке алюминиевых полос с высокой отражательной способностью, медных полос и узкополосных полюсных полос аккумуляторов (ширина полюсных полос менее 1,5 мм).

 

4. Герметизация и сварка корпуса и крышки силового аккумулятора.
Материалы корпуса силовых батарей включают алюминиевый сплав и нержавеющую сталь. Среди них чаще всего используется алюминиевый сплав, обычно алюминиевый сплав 3003, а в некоторых используется чистый алюминий. Нержавеющая сталь — это материал с лучшей свариваемостью лазером, особенно нержавеющая сталь 304. Независимо от того, используете ли вы импульсный или непрерывный лазер, можно получить сварные швы с хорошим внешним видом и характеристиками.

 

Характеристики лазерной сварки алюминия и алюминиевых сплавов незначительно различаются в зависимости от используемого метода сварки. За исключением чистого алюминия и алюминиевых сплавов 3-й серии, при импульсной или непрерывной сварке проблем не возникает. Для других серий алюминиевых сплавов непрерывная лазерная сварка является лучшим выбором для снижения чувствительности к образованию трещин. В то же время выберите лазер соответствующей мощности в зависимости от толщины корпуса аккумуляторной батареи. Как правило, если толщина корпуса менее 1 мм, можно рассмотреть возможность использования одномодового лазера мощностью до 1000 Вт. Если толщина более 1мм, необходимо использовать одномодовый или многомодовый лазер мощностью более 1000Вт.

 

В литиевых батареях малой емкости часто используются относительно тонкие алюминиевые корпуса (толщина составляет около 0,25 мм), а в некоторых, например 18650, используются стальные корпуса. Из-за толщины корпуса для сварки аккумуляторов этого типа обычно используются лазеры меньшей мощности. Используя непрерывный лазер для сварки тонких литиевых батарей, эффективность можно увеличить в 5-10 раз, а внешний вид и герметичность улучшиться. Поэтому наблюдается тенденция постепенной замены импульсных лазеров в этой области применения.

 

5. Модуль аккумуляторной батареи и сварочная аппаратура.
Последовательное и параллельное соединение между силовыми батареями обычно выполняется путем приваривания соединительного элемента к отдельной батарее. Материалы положительных и отрицательных электродов разные, обычно медь и алюминий. Поскольку медь и алюминий после лазерной сварки образуют хрупкое соединение, они не могут соответствовать требованиям использования. Помимо ультразвуковой сварки, медь и медь, алюминий и алюминий обычно свариваются лазером. В то же время, поскольку и медь, и алюминий очень быстро проводят тепло и имеют очень высокую отражательную способность лазера, а толщина соединительной детали относительно велика, для сварки требуется лазер большей мощности.

 

 

Характеристики литиевых аккумуляторов для лазерной сварки
От производства литиевых аккумуляторных элементов до сборки аккумуляторных блоков сварка является очень важным производственным процессом. Проводимость, прочность, герметичность, усталость металла и коррозионная стойкость литиевых батарей являются типичными стандартами оценки качества сварки аккумуляторов. . Выбор методов сварки и процессов сварки напрямую повлияет на стоимость, качество, безопасность и надежность аккумулятора. Лазерная сварка стала предпочтительным решением для многих сварочных задач благодаря ее преимуществам, таким как безопасная и надежная сварка, прецизионная технология и защита окружающей среды.

 

Преимущества лазерной сварки
1.	Лазерная сварка — это интегрированный производственный процесс, который разбивает сырье, такое как материалы положительных и отрицательных электродов, сепараторы и электролиты, на целые части. Все сырье сваривается в аккумуляторные элементы или модули PACK, которые можно непосредственно использовать в автомобильной промышленности.
2.	Обычное аккумуляторное сырье составляет все большую долю стоимости и закупается в больших количествах тоннами. Оборудование для лазерной сварки в основном экономит затраты за счет закупки сырья за один раз.
3.	Лазерная сварка может значительно повысить безопасность, надежность и срок службы автомобильных аккумуляторов благодаря высокому качеству сварки и автоматизации: Лазерная сварка имеет высокую плотность энергии, небольшую сварочную деформацию и небольшую зону термического влияния, что позволяет эффективно повысить точность деталей. Сварные швы получаются гладкими, без примесей, равномерными и плотными, не требуют дополнительных шлифовальных работ. Лазерная сварка может точно контролироваться благодаря небольшому сфокусированному световому пятну и высокой точности позиционирования, простоте реализации автоматизации с помощью роботизированных манипуляторов, стабильной работе оборудования и простоте эксплуатации, повышению эффективности сварки, сокращению рабочего времени и снижению затрат. При лазерной сварке тонких пластин или проволоки тонкого диаметра она не будет так подвержена обратному расплавлению, как дуговая сварка.