Från tillverkning av energilagringsbattericeller till batteripaket i grupper, svetsning är en mycket viktig tillverkningsprocess, litiumbatteriets ledningsförmåga, styrka, lufttäthet, metallutmattning och korrosionsbeständighet, är ett typiskt kvalitetsutvärderingskriterier för batterisvetsning. Valet av svetsmetod och svetsprocess kommer direkt att påverka kostnaden för batteriet, kvaliteten, säkerheten och konsistensen av batteriet.
Bland många svetsmetoder utmärker sig lasersvetsning med följande fördelar: för det första har lasersvetsning hög energitäthet, liten svetsdeformation och liten värmepåverkad zon, vilket effektivt kan förbättra delarnas precision, och svetssömmen är slät, fri från föroreningar, enhetlig och tät, utan ytterligare sliparbete;
För det andra kan lasersvetsning kontrolleras noggrant, liten fokuseringspunkt, högprecisionspositionering, med robotarmen är lätt att realisera automatisering, förbättra svetsningseffektiviteten, minska mantimmar, minska kostnaderna; Dessutom kommer lasersvetsning av tunna plåtar eller trådar med fin diameter inte att vara lika lätt som bågsvetsning av tillbakasmältningsproblemet.
Svetsningsmetoder för energilagringsbatterier inkluderar främst våglödning, ultraljudssvetsning, lasersvetsning, olik metalllasersvetsning, av vilka lasersvetsning för närvarande är de vanligaste svetsmetoderna.
Energilagringsbatteri
Svetsmetoder för energilagringsbatterier:
- Vågsvetsning: i huvudsak en kombination av ultraljudssvetsning och lasersvetsning;
- Ultraljudssvetsning: fördelarna med detta program är enkel svetsning, men behöver ta upp mer utrymme, volymen av modulen i gruppen effektivitet kommer att vara lägre;
- Lasersvetsning: detta program är för närvarande det mest använda, men strukturen är något annorlunda;
- Olika metall lasersvetsning: denna svetsmetod i en grupp är också mycket effektiv, snabb produktionshastighet.
Vad är lasersvetsning?
Lasersvetsning sker genom det optiska systemet, användningen av laserstrålens hög energitäthet som värmekälla, laserstrålen kommer att fokuseras på ett mycket litet område, på mycket kort tid så att den svetsade platsen för att bilda en mycket koncentrerad energi värmekälla område, så att det svetsade materialet smälter och bildandet av en solid svets eller svetsfog.
Lasersvetsning är en ny typ av svetsmetod som för närvarande befinner sig i höghastighetsutvecklingsstadiet. När lasersvetsning används är arbetsstyckets värmepåverkade zon liten; svetsfogen är liten och svetsstorleksprecisionen är hög; Svetsmetoden är beröringsfri svetsning, ingen extern kraft behövs, produktdeformationen är liten, svetskvaliteten är hög, effektiviteten är hög och det är lätt att realisera den automatiserade produktionen.
Lasersvetsutrustning för energilagringsbatteri
Strukturen hos batterier innehåller vanligtvis en mängd olika material såsom stål, aluminium, koppar, nickel, etc. Dessa metaller kan göras till elektroder, trådar eller skal, därför, oavsett om det är ett material eller en mängd olika material mellan svetsningen ställer svetsprocessen höga krav.
Fördelen med lasersvetsprocessen ligger i det breda utbudet av material som kan svetsas och förmågan att svetsa mellan olika material.
Typer av lasersvetsning
Typer av lasersvetsning inkluderar laservärmeledningssvetsning och laserdjupsvetsning. Huvudskillnaden mellan värmeledningssvetsning och djupsmältande svetsning är den effekttäthet som appliceras på metallytan per tidsenhet, som har olika tröskelvärden för olika metaller.
Tre stora lasrar som vanligtvis används för lasersvetsning av energilagringsbatterier
Energilagringsbatteri är en helhet sammansatt av batterilagringsutrustning (från enkomponent → batteripaketmodul → batteriskåp → batterilagringsenhet → batterilagringsutrustning), PCS och filtreringslänkar.
Energi lagringsbatteri laser svetsning område, den nuvarande användningen av de mest puls laser, kontinuerlig laser, kvasi-kontinuerlig laser.
Pulserande laser: YAG-laser, MOPA-laser;
Kontinuerlig laser: kontinuerlig halvledarlaser, kontinuerlig fiberlaser;
Kvasikontinuerliga lasrar: QCW-laserserien.
För dessa lasrar kan de förstås på detta sätt: att använda en hammare för att krossa pinnen en efter en, som pulseras; trycka in pinnen direkt för hand, vilket är kontinuerligt; när man borrar ett hål borrar borrkronan kontinuerligt i 10 sekunder, vilar i en sekund och borrar sedan kontinuerligt i 10 sekunder igen, vilar ytterligare en sekund, vilket kallas kvasi-kontinuerlig.
Pulserad laser avser lasern vars enstaka laserpulsbredd är mindre än 0.25 sekunder och fungerar endast en gång varje visst tidsintervall, som har en hög uteffekt och är lämplig för lasermärkning, skärning, avståndsavstånd och så på.
Crylas-1064nm pulsad laser
Vanliga pulsade lasrar inkluderar yttriumaluminiumgranat (YAG) lasrar, rubinlasrar och neodymglaslasrar bland solid-state lasrar, såväl som kvävemolekyllasrar och excimerlasrar. Pulsade lasrar är baserade på YAG-laserprincipen, med hög enkelpulsenergi och hög strömförbrukning, vilket kräver regelbundet utbyte av förbrukningsvaror som xenonlampor, som måste vara utrustade med en kylare.
1550nm pulsad laser
Denna typ av laser är en mycket mogen laser, kostnaden för en enda maskin är relativt låg, är också för närvarande den mest använda vid metallsvetsning av en laser, för baserat på principen om YAG-laser är den totala industrin begränsad av den tekniska villkoren för begränsningarna av lasereffekten kan inte vara särskilt stor, den konventionella allmänna inom 500W, den högsta i landet på 1,000W, är den elektrooptiska konverteringseffektiviteten inte hög (omkring 13 procent) . Den elektrooptiska konverteringseffektiviteten är inte hög (cirka 13 procent).
Pulserande laser
Kontinuerlig laser är en laser som producerar ljus kontinuerligt, det vill säga den har ett stabilt arbetstillstånd, det vill säga ett stabilt tillstånd. Antalet partiklar i varje energinivå och strålningsfältet i kaviteten i en kontinuerlig laser har en stabil fördelning.
Dess arbete kännetecknas av exciteringen av arbetsmaterialet och motsvarande laserutgång, som kan utföras på ett kontinuerligt sätt under en lång tidsperiod. Halvledarlasrar som exciteras av en kontinuerlig ljuskälla och gaslasrar och halvledarlasrar som drivs av kontinuerlig elektrisk excitation tillhör denna kategori.
Kontinuerliga laser
Eftersom överhettning av enheten ofta är oundviklig under kontinuerlig drift, kräver de flesta av dem lämpliga kylningsåtgärder.
Kontinuerliga lasrar är baserade på YLP-fiberlaserprincipen, eftersom de kontinuerligt kan avge ljus med konstant effekt (när lasern avger ljus tillräckligt snabbt och i tillräckligt antal är den ansluten till en linje), den utgående laserenergin är konstant, laserns stabilitet är mycket bra, punktmönstret är också mycket bra, och effektiviteten för den elektrooptiska omvandlingen är också mycket hög (cirka 30 procent).
Kontinuerliga laser
Kvasikontinuerliga lasrar (QCW), även kallade långpulslasrar, producerar pulser i storleksordningen ms med en arbetscykel på 10 procent. Detta ger pulserat ljus en toppeffekt som är mer än tio gånger högre än kontinuerligt ljus, vilket är mycket fördelaktigt för applikationer som borrning. Beroende på pulsbredden kan repetitionsfrekvensen moduleras upp till 500 Hz. QCW-lasrar kan användas i både kontinuerliga och pulsade lägen med hög toppeffekt.
Kvasi-kontinuumlasrar
Till skillnad från konventionella kontinuerliga (CW) lasrar, där topp- och medeleffekten alltid är densamma i både CW och CW/modulerat läge, levererar QCW-lasrar upp till 10 gånger mer toppeffekt än genomsnittlig effekt i pulsat läge.
Detta möjliggör därför generering av mikrosekunds- och millisekundspulser med höga energier vid repetitionsfrekvenser från tiotals hertz till tusentals hertz, och medel- och toppeffekter på flera kilowatt kan realiseras.
Kvasi-kontinuum laser
Lasersvetsutrustning i energilagringsbatteriets svetsfördelar:
- Svetsprocessen är beröringsfri svetsning, svetsprocessen på svetsstångens inre spänning reduceras till ett minimum;
- Svetsprocessen producerar inte andra spill och andra frigjorda ämnen, vilket förhindrar sekundär förorening;
- Svetsning av hög hållfasthet och lufttäthet, kan uppfylla de funktionella behoven;
- Lasersvetsning kan möta svetsningen mellan olika ämnen, kan också realisera membranmaterialet, kan också realisera kopplingstekniken mellan heterogena ämnen;
- Lasersvetsning är bekvämt för automatiseringsintegration, kan också göras enligt kapacitetsbehoven för att synkronisera lasersvetsprocessprogrammet, hög effektivitet, svetsning intern stress är liten;
- Lasersvetsning innebär en enkel och bekväm struktur, vilket minskar svårighetsfaktorn för formstrukturen;
- Svetsprocessen kan uppnå digital intelligent övervakning för att möta behoven för visualisering av svetsprocessdata;
- Typen av svetsprocesslösningar, kan effektivt integreras med automatiserade produktionslinjer, för att möta behoven i massproduktionsprogrammet, för att uppnå effektiv produktion, låg förbrukning och andra egenskaper.
Nyckelteknologin för lasersvetsning i litiumbatteri PACK produktionslinje
Litiumbatteri lasersvetsmaskin batterimodulens produktionslinje, i allmänhet inklusive kärnladdning, skanning, testning, rengöring, sortering, modulstapling, staplingsdetektering och modulsvetsning, svetsdetektering, modulurladdning och andra processer, materialöverföringssystemet, adaptivt system, vision positioning system, MES manufacturing execution management, etc., är nyckelteknologin i hela produktionslinjen, men också en viktig produktionsform att anpassa till den lilla batch och multi-arter Teknisk support.
Materialöverföringssystem
Från kärnladdning till slutlig modulavlastning genomförs hela materialöverföringen genom materialöverföringssystemet. Materialöverföringssystemet kan också flexibelt utöka arbetsstationerna i enlighet med processens anpassningsbehov, och överföringen mellan olika arbetsstationer kräver inte mänsklig drift. Modulpositioneringsplattan kommer med en produktstorleksjusteringsmekanism, som kan anpassas till fastspänning av moduler av olika storlekar, och den är mycket lämplig för små partier, multi-arter produktion.
Adaptivt system
I produktionsprocessen av batterimoduler är de vanligaste typerna av celler mjuka, fyrkantiga och cylindriska. Efter att ha staplat olika storlekar av celler i olika storlekar av moduler, måste varje process anpassas med ett adaptivt system för att säkerställa kopplingen av hela linjen, särskilt i svetsprocessen, som endast kan anpassas till olika storlekar av moduler för att slutföra modul PACK process.
Adaptivt system antar kombinationslänkning med flera axlar för att implementera positionspositioneringen i produktbearbetningsområdet, och avslutar svetsarbetet och överför till nästa process utan begränsning av inkommande material.
Visuellt positioneringssystem
Rengöring av svetsytan av battericellen, modulmärkning, konvergerande stycksvetsning slutförs vanligtvis med laserbearbetning, montering av batterimoduler, ofta med stora dimensionstoleranser, det är svårt att uppfylla kraven för laserbearbetning på gapets positionsstorlek, vilket resulterar i en snabb nedgång i bearbetningskvalitet.
Införandet av visionpositioneringssystem kan möta kravet på exakt positionering, noggrannheten kan nå ±0.05 mm, genom visionen av fotodatainsamlingen, och återkoppla inkommande materialavvikelse till kontrollsystemet, så att för att realisera bearbetningspositionen för högprecisionspositionering.
MES Manufacturing Execution Management System
MES Manufacturing Execution Management System har en öppen utvecklingsplattform, som kan slutföra implementeringen och utvecklingen av MES-projektet enligt användarens behov på ett snabbt och smidigt sätt baserat på den underliggande plattformen i systemet, och personalen behöver bara vägleda arbeta i enlighet med parameterinstruktionerna i MES, och förbättra den befintliga produktionsinställningsinformationen efter omfattande statistik och analys i form av diagram och grafer.
Från kärnladdning till slutlig modulurladdning kan parametrarna, data och annan inkommande information för varje process snabbt frågas och analyseras i tid genom MES-systemet, vilket verkligen gör processen kontrollerbar och effektiv.
Processdatapaketet i lasersvetsprocessen är direkt integrerat i MES-systemet för att underlätta för användare att ringa och växla, hela uppsättningen av MES-system kan direkt förvandla produktionslinjen till en kvasi-obemannad produktionsverkstad, och manuella arbetare behöver bara fylla på materialen i periferin, vilket förbättrar säkerheten.
Med det reserverade industriella kommunikationsgränssnittet kan användare inte bara realisera fjärrövervakning och hantering, utan också effektivt docka med företagets ERP, verkligen förverkliga intelligent och informativ fabrik.
