Med den ökade försäljningen av nya energifordon ökar också den installerade kapaciteten för kraftbatterier snabbt. Data visar att under 2021 Kinas nya energifordon försäljning av 3.521 miljoner enheter, en ökning med 157,5 procent; Power batteri installerad kapacitet nådde 154,5GWh, en ökning med 142,8 procent. Batteritillverkande företag måste utöka produktionskapaciteten, sa akademikern Ouyang Minggao i elfordonets 100 experter att 2025 kommer Kinas produktionskapacitet för kraftbatterier att nå 3,000 GWh. I tillverkningsprocessen för kraftbatterier är låg kostnad, hög kvalitet och hög effektivitet strävan efter de tre stora målen för tillverkningsföretagen, därför att uppnå de tre målen för den tekniska processen och intelligent utrustning är mycket gynnad av batteritillverkarna.
Strömbatteri är också ett komplext system, från cellen, batterimodulen, batteripaketet, genom en tillverkningsprocess och slutligen sammansatt till ett helt batterisystem. Bland dem involverar anslutningen av material till material, modul till modul och batteripaketstruktur den mycket krävande svetsprocessen - lasersvetsning.
Power batteri tillverkningsprocessen svetsmetod och process av rimligt val, kommer direkt att påverka kostnaden för batteriet, kvalitet, säkerhet och konsistens av batteriet. Nästa steg är att organisera innehållet i kraftbatterisvetsningen.
Power batteri vanliga svetsapplikationer
Power-batterier är uppdelade i fyrkantiga, cylindriska och mjuka batterier. Nuförtiden, i produktionen av kraftbatterier, inkluderar användningen av lasersvetslänkar främst
Mellanprocess: svetsning av polklackar (inklusive försvetsning), punktsvetsning av polband, försvetsning av kärnan i skalet, förseglingssvetsning av skalets topplock, förseglingssvetsning av vätskeinsprutningsporten, och så på;
Bakkanalsprocess: inklusive svetsning av anslutningsflikar vid batteri PACK-modul, och svetsning av explosionssäker ventil på täckplåten efter modulen.
Svetsning av batteriskal och täckplåt
Skalet och locket på kraftbatteriet spelar rollerna som inkapsling av elektrolyt och stödelektrodmaterial, vilket ger en stabil och sluten miljö för lagring och frigöring av elektrisk energi, och dess svetskvalitet bestämmer direkt batteriets tätning och tryckhållfasthet, vilket påverkar batteriets livslängd och säkerhetsprestanda. Batteriskalet är huvudsakligen tillverkat av Al3003-aluminiumlegering, vars tjocklek i allmänhet är mellan 0,6 och 0,8 mm, och är vanligtvis svetsad med lågeffektspulslaser. Anslutningen mellan höljet och höljet visas i figuren. De huvudsakliga kvalitetsproblemen för lasersvetsen på denna plats är brister, porositet och sänkning, vilket kommer att minska batteriets tätningsprestanda.
Batterisvetsning med positiv och negativ pol
Batteripolen är batteriets positiva och negativa kontaktstycke, generellt sett använder den positiva elektroden aluminium, negativ elektrod använder koppar, dess funktion är att låta batteripolen genom svetsning av anslutningsstycket, bildandet av serie- och parallellkrets, vilket bildar ett batteri modul.
Batteriexplosionssäker ventiltätningssvetsning
Explosionssäker ventil är en tunnväggig ventilkropp på batteritätningsplattan, när batteriets inre tryck överstiger det angivna värdet tar den explosionssäkra ventilkroppen ledningen för att spricka och ventilera, släppa trycket och undvika batteriet från att spricka. Explosionssäker ventilstruktur är genialisk, mestadels med lasersvetsning ordentligt i en viss form av de två aluminiumplåtarna. När trycket inuti batteriet stiger till ett visst värde, spricker aluminiumstycket från det utformade spåret, vilket förhindrar att batteriet expanderar ytterligare och orsakar en explosion. Därför är denna process på lasersvetsprocesskraven extremt stränga, kraven på svetsförseglingen, strikt kontroll av värmetillförseln för att säkerställa att svetsdestruktiva tryckvärde stabiliseras inom ett visst intervall (vanligtvis inom intervallet 0 .4 ~ 0.7MPa), för stor eller för liten kommer att ha stor inverkan på batteriets säkerhet.
Batteriadaptersvetsning
Adapterstycket och den flexibla anslutningen är nyckelkomponenterna som förbinder batterilocket med battericellen. Det måste ta hänsyn till kraven på överström, styrka och låg stänk av batteriet samtidigt, så i svetsprocessen med täckplattan måste ha tillräckligt med svetsbredd och måste se till att inga partiklar faller på den elektriska cell för att undvika kortslutning av batteriet. När det gäller det negativa elektrodmaterialet hör koppar till den låga absorptionshastigheten för högreflekterande material, vilket kräver högre energitäthet för att svetsa, Lianyin-laserns senaste blåljuskompositlaser kan mycket väl lösa de traditionella processproblemen som högreflekterande och stänk.
Batteripolsvetsning
Polerna på batteriluckan är uppdelade i interna och externa anslutningar. Batteriets inre anslutning är svetsningen mellan battericellens polklackar och polstolpen på täckplattan; den externa anslutningen av batteriet är svetsningen av batteriets polstolpe genom anslutningsstycket för att bilda en serie- och parallellkrets för att bilda en batterimodul.
Huvudproblemet med lasersvetsning av batteripoler är också blåshålsdefekten, vars orsak liknar den hos explosionssäkra ventiler. Polsvetsen är i huvudsak den passande ytan mellan aluminiumadaptern och stolpen, och hålet i aluminiumblocket är endast cirka 6 mm i diameter, vilket gör det mycket lätt för föroreningar som stämpelolja och rengöringsmedel att stanna kvar i området . Laserns höga energitäthet orsakar en temperaturökning i svetsen, vilket leder till snabb förångning av de föroreningar som finns kvar vid polen, vilket gör att bubblor försvinner och lämnar den smälta poolen och övervinner den smälta poolens ytspänning, vilket resulterar i ett sprängt hål. Under denna process ökar den snabba förändringen i pulsad lasereffekt ytterligare tendensen att bilda blåshål. Därför, förutom intensiv försvetsrengöring, kan blåshål också minskas genom att optimera lasereffektvariationen.
Power Battery Module och PACK Svetsning
Batterimodul kan förstås som en kombination av litiumjonceller kopplade i serie och parallellt, med en enda batteriövervaknings- och hanteringsenhet. Den strukturella designen av batterimodulen avgör ofta prestandan och säkerheten för ett batteripaket. Dess struktur måste stödja, fixera och skydda den elektriska cellen. Samtidigt, hur man uppfyller överströmskraven, nuvarande enhetlighet, hur man uppfyller battericellens temperaturkontroll, och om det finns en allvarlig avvikelse kan avbrytas, för att undvika kedjereaktion, etc., kommer att vara standarden för att bedöma fördelarna med batterimodulen.
Samtidigt, på grund av att koppar- och aluminiumvärmeöverföringen är mycket snabb och mycket hög reflektivitet till lasern, är tjockleken på anslutningsdelen relativt stor, så det är nödvändigt att använda en laser med högre effekt för att kunna uppnå svetsning.
Slutsats
För närvarande är de största problemen med lasersvetsning i kraftbatterier porositet, sprickor, dålig formning, blåshål och andra svetsfel. Dessa defekter leder till minskad styrka, tätning och ledningsförmåga hos batteripaketet, vilket leder till en rad säkerhetsproblem som batteriexplosion, vätskeläckage och värmeutveckling. Som svar på dessa problem fokuserar ett stort antal studier på processoptimering, genom att justera lasersvetseffekten, pulsbredd, svetshastighet, defokuseringsmängd och andra parametrar kan effektivt minska defekter.
Det är inte svårt att se att kraftbatterisvetsprocessen är ett känsligt arbete, alla små problem kommer att påverka prestanda och säkerhet för det efterföljande färdiga batteribatteriet. Därför är högkvalitativa material och högkvalitativ lasersvetsutrustning för att säkerställa framgången för svetsprocessen är grunden. Intelligent teknik representerad av lasersvetsvägplanering, svetsidentifiering, defektidentifiering, kvalitetsövervakning etc. är också en av de heta punkterna för framtida forskning. Översatt med www.DeepL.com/Translator (gratisversion)
