¿Cuáles son las aplicaciones del láser en la fabricación de baterías de litio de potencia?

Desde 1990, debido a su alta densidad de energía, alto voltaje, protección ambiental y las ventajas de una larga vida útil y carga rápida, atraídas por 3 c digitales, herramientas eléctricas y otras industrias, la batería de litio tiene una excelente contribución a la industria automotriz de nueva energía. Como una nueva industria de baterías de litio para proporcionar vehículos de energía con fuente de energía, el potencial de mercado es tremendo. Es una parte importante del desarrollo de la estrategia nacional. Se espera que la escala de la industria supere los 160.000 millones de yuanes en los próximos 5 a 10 años.

La batería de potencia como componente central de los vehículos de nueva energía, su calidad decide directamente el rendimiento del vehículo. El equipo de fabricación de baterías de litio es comúnmente un equipo frontal, al final, después de tres equipos finales, la precisión del equipo y el nivel de automatización influirán directamente en la eficiencia de producción y la consistencia de los productos. La tecnología de procesamiento láser como alternativa a la tecnología de soldadura tradicional se ha utilizado ampliamente en equipos de fabricación de baterías de iones de litio.

En este documento, el láser en la aplicación de la industria de baterías de energía, expone las características del proceso de soldadura por láser, la soldadura por láser de aleación de aluminio se analizó la dificultad en la calidad del modo de soldadura y soldadura, enumera la batería de potencia cuadrada y las características del proceso del paquete de batería y tendencia de desarrollo de equipos.

Proceso de soldadura por láser

Desde la fabricación de baterías de iones de litio hasta el grupo PACK de baterías, la soldadura es un proceso de fabricación importante, la conductividad de la batería de litio, la fuerza, la hermeticidad y la resistencia a la corrosión y la fatiga del metal es un estándar típico de evaluación de la calidad de la soldadura de baterías.

La selección de métodos de soldadura y tecnología de soldadura, afectará directamente el costo de la batería, la calidad, la seguridad y la consistencia de la batería. En muchos métodos de soldadura, la soldadura láser se destaca de la siguiente manera: en primer lugar, soldadura láser de alta densidad de energía, pequeña deformación de soldadura, la zona afectada por el calor es pequeña, puede mejorar efectivamente la precisión de fabricación, soldadura suave sin impurezas, densidad uniforme , sin trabajos de pulido adicionales; En segundo lugar, la soldadura por láser puede ser un control preciso, centrándose en pequeños puntos de luz, posicionamiento de alta precisión, combinado con el brazo mecánico es fácil de realizar la automatización, mejora la eficiencia de la soldadura, reduce las horas de trabajo, reduce el costo; Además, la soldadura láser de láminas finas o alambre de diámetro fino, no es tan susceptible a la soldadura por arco de retorno por fusión.

La estructura de la batería generalmente contiene una variedad de materiales, como acero, aluminio, cobre, níquel, etc., estos pueden estar hechos de electrodos metálicos, alambres o carcasa; Por lo tanto, ya sea entre un material o una variedad de materiales, la soldadura, para la tecnología de soldadura plantean requisitos más altos. La ventaja de la tecnología de soldadura láser es que se puede lograr una amplia variedad de materiales de soldadura, la soldadura entre diferentes materiales.

Dificultades tecnológicas

La fabricación de baterías de batería de potencia debido a seguir el principio de "luz", suele adoptar un aluminio "ligero", pero también para hacerlo más "delgado", generalmente el grosor de la carcasa, la tapa y la base básica requieren menos de 1,0 mm, el espesor de algunos fabricantes principales de materiales básicos en aproximadamente 0,8 mm. Según las estadísticas, el material de aleación de aluminio de la carcasa de la batería representa más del 90% de toda la energía de la batería.

La dificultad de soldadura de aluminio radica en la aleación de aluminio, la alta reflectividad inicial del rayo láser y su propia alta conductividad térmica, hace que la absortancia del láser sea antes de la fusión de la aleación de aluminio en baja, debido a la baja energía de ionización, plasma de aluminio durante el rendimiento del proceso de soldadura. No es fácil de extender, hace que la soldadura sea estable. Además, el proceso de soldadura de la pérdida del elemento de aleación, disminuye las propiedades mecánicas de la junta soldada de aleación de aluminio. Debido a la alta sensibilidad estomática en el proceso de soldadura, los defectos de soldadura inevitablemente aparecieron algunos problemas, uno de los más importantes es la porosidad y el agrietamiento térmico. En el proceso de soldadura láser de gas de aleación de aluminio se incluyen principalmente dos categorías: porosidad de hidrógeno y explosión de porosidad en forma de ojo de cerradura. Debido a que la velocidad de enfriamiento de la soldadura por láser es demasiado rápida, el problema de los orificios de hidrógeno es más grave, y también en la soldadura por láser para una clase de más orificios producidos debido al colapso de los poros.

Problemas de grietas en caliente. La aleación de aluminio pertenece al tipo típico de aleación eutéctica, fácil de aparecer al soldar grietas en caliente, incluidas las grietas y grietas de soldadura por cristalización, HAZ licuada debido a la segregación de la composición del área de soldadura aparecerá una segregación eutéctica y la fusión del límite de grano, bajo la acción de la tensión. licuarse agrietarse en el límite del grano, degradar el rendimiento de la junta soldada.

Problema de fuego frito (también llamado salpicadura). Fuego frito causado por muchos factores, como la pureza de los materiales, la pureza del material en sí, las características del material en sí, y el papel decisivo es la estabilidad del láser. Golpe, porosidad, superficie interna de la cáscara de la burbuja, investigue su razón, principalmente es que el diámetro del núcleo de la fibra es demasiado pequeño o debido a que la energía láser está configurada demasiado alta.

En vista de los problemas anteriores, encontrar los parámetros de proceso adecuados es la clave para resolver el problema.

Análisis del modo de soldadura

(1) modo de soldadura por pulsos

Pulso láser forma de onda de pulso de onda cuadrada de uso común, onda de pico, onda bimodal, como varias, debido a que la reflectividad de la luz de la superficie de aleación de aluminio es demasiado alta, debe elegir la forma de onda de soldadura adecuada. Cuando el rayo láser incide en la superficie de un material, la alta intensidad de la superficie metálica será del 60% al 98% de la pérdida de energía del láser debido a la reflexión, y la reflectividad cambia con la temperatura de la superficie del objeto. Cuando la soldadura de aleación de aluminio, las opciones óptimas de onda puntiaguda y bimodal, estos dos tipos de forma de onda de soldadura detrás ralentizan la parte del ancho del pulso es más largo, pueden reducir eficazmente los poros y las grietas.

Debido a la alta reflectividad del láser es una aleación de aluminio, para evitar la reflexión vertical y el daño causado por el rayo láser incidente que se enfoca en el espejo, el proceso de soldadura generalmente soldará el ángulo de deflexión del cabezal. Suelde las juntas y combine eficazmente los diámetros, junto con el aumento del ángulo del láser aumenta, cuando el ángulo del láser de 40 °, las juntas de soldadura más grandes y la superficie de la junta de manera efectiva. Y la profundidad de penetración efectiva de las uniones de soldadura fundida con el ángulo del láser disminuye, y cuando el ángulo del láser es superior a 60 °, la penetración efectiva de la soldadura es cero. Por lo tanto, la cabeza de soldadura inclinada hasta un cierto punto de vista, se puede aumentar adecuadamente la profundidad de soldadura y el ancho de soldadura. Además, durante la soldadura a las líneas de soldadura, la soldadura por puntos con láser debe ser una cubierta parcial de la carcasa del 65%, el 35% para la soldadura, por lo que se puede reducir de manera efectiva debido a los problemas de cubierta cerrada causados por el fuego.

(2) modelo de soldadura continua

Proceso continuo de soldadura láser debido a su calor de enfriamiento, a diferencia de la soldadura por pulsos, la tendencia al agrietamiento no es obvia, para mejorar la calidad de la soldadura, utilizando soldadura láser continua, superficie de soldadura lisa, uniforme, sin salpicaduras, sin defectos, sin grietas en el interior la soldadura. En términos de soldadura de aleación de aluminio, ventajas obvias de láser continuo: en comparación con la forma tradicional de soldadura, alta eficiencia, sin relleno de alambre; En comparación con la soldadura por láser pulsado, se puede resolver en el producto después de los defectos de soldadura, como grietas, orificios de aire, salpicaduras, etc., para garantizar buenas propiedades mecánicas de la aleación de aluminio después de la soldadura; No se comben después de soldar, la cantidad de pulido de pulido disminuye, ahorra el costo de producción, pero debido al punto de láser continuo es menor, los requisitos más altos para que la precisión de ajuste de la pieza de trabajo.

En la batería de energía durante el proceso de soldadura, la tecnología de soldadura y el personal técnico estarán de acuerdo con los requisitos de los materiales de la batería, la forma, el grosor, la tensión y elegirán los parámetros apropiados del proceso de soldadura por láser, como la velocidad de soldadura, la forma de onda, el pico, la inclinación del cabezal de soldadura. Ángulo para configurar los parámetros razonables del proceso de soldadura, como para garantizar que los resultados finales de la soldadura cumplan con los requisitos de los fabricantes de baterías de potencia.

Soldadura de batería cuadrada

En el proceso de soldadura de celdas cuadradas, uno de los procedimientos de trabajo más importantes es la cubierta de la carcasa de encapsulación, el método de sellado de la carcasa de la batería cuadrada generalmente se encuentra en la parte superior de la batería tiene una placa rectangular, una placa con el extremo de entrada del ánodo, en la placa de la carcasa al ras con la boca, luego entre la placa y la carcasa con un láser de apertura rectangular por pulso o una soldadura láser continua, soldadura de buen sellado.

Los métodos de soldadura se dividen en soldadura de lado de la batería cuadrada y soldadura, la soldadura de un lado son los principales beneficios de un menor efecto en las baterías internas, las salpicaduras no entrarán fácilmente en la cubierta de la carcasa en el interior. Debido a que puede dar lugar a elevar después de la soldadura, el montaje será un ligero efecto del proceso posterior, por lo tanto, el proceso de soldadura lateral en la estabilidad del láser, el material de los requisitos de alta limpieza. Porque la parte superior de la soldadura en un plano, los bajos requisitos para la integración de equipos de soldadura.

En la actualidad, la industria favorece ampliamente la forma de soldadura del conjunto de baterías de potencia, la soldadura vertical de un nodo convergente puede reducir significativamente el riesgo de deslizamiento lateral de cuatro nodos convergentes de soldadura lateral, pero también a la producción en masa. Wuhan escape flying laser equipment co., LTD. La carcasa de la batería del "equipo de soldadura láser de alta velocidad" logró más del 99,5% de la eficiencia de producción de soldadura de roa y 12 PPM.

El proceso de PAQUETE de baterías

(1) PAQUETE de baterías

Baterías de batería agregando circuito de protección, carcasa, salida y forma la aplicación del proceso de producción de baterías llamado PACK. Battery PACK es un paso importante de la aplicación de la batería en diferentes campos. Con el desarrollo continuo del proceso PACK, el modo de conexión también continúa mejorando, desde la soldadura inicial hasta la soldadura por resistencia posterior, el desarrollo hasta ahora, la soldadura láser debido a su precisión de soldadura, confiabilidad y las ventajas del alto grado de automatización, se ha convertido en el El proceso PACK actual es la forma de conexión más extendida, y llevar la tecnología de soldadura láser de equipos de automatización inteligente se ha convertido en una bolsa blanda cuadrada, cilíndrica, 18650 tipos diferentes de baterías PACK grupos de equipos de fabricación de alta gama.

(2) la tendencia de desarrollo de equipos inteligentes

El desarrollo de la industria automotriz de nueva energía, no tiene la batería de energía y el módulo de batería utilizado por las especificaciones de los estereotipos y estandarización estándar, numerosos problemas del sistema de especificación incompatible, el proceso tecnológico actual y el ritmo de producción y la eficiencia de la operación manual restringieron la empresa, para mejorar efectivamente la calidad del producto y la capacidad de producción. Por lo tanto, es muy necesario elevar el nivel de automatización en el ensamblaje del módulo de batería de potencia. Hoy en día, la realización de "todo el equipo de línea + + control de software de robot" de la solución inteligente, para resolver el enfoque del usuario tanto en la compatibilidad, el tempo de toda la línea y la eficiencia, y para resolver los pedidos del paquete de batería del usuario, el problema de Lote pequeño y muchas especificaciones.

Software de gestión. Todo el sistema MES directamente a la línea de producción en el taller de producción no tripulado, artificial solo necesita complementar el material en línea en el exterior, no solo puede mejorar la seguridad y reducir la intervención humana. Enlace del proceso de soldadura, solo necesita la integración de datos del proceso de soldadura por láser en el sistema de software de gestión MES, para facilitar las llamadas del usuario, cambie directamente. Desde las baterías hasta el grupo PACK, los parámetros de cada procedimiento de trabajo, datos y otra información entrante, etc., pueden consultar rápidamente y realizar un análisis oportuno a través del sistema MES, no solo para hacer el control del proceso y para garantizar de manera efectiva la eficiencia de la producción, los usuarios tienen reservado por la interfaz de comunicación industrial para realizar el control y la gestión remotos, incorpora completamente las características de fabricación de automatización inteligente. Con las soluciones láser, los productos se han orientado hacia la tendencia de alta inteligencia, alta dirección de automatización.

Resumen

Aunque la tecnología de soldadura láser en China se ha vuelto cada vez más madura, pero la calidad del fabricante de la batería de energía aún necesita diseñar personal y los técnicos de soldadura láser trabajan en estrecha colaboración, desde el material, la forma, el grosor, el diseño de optimización del proceso, la detección en tiempo real, etc. varios aspectos, para lograr el efecto ideal de soldadura. Wuhan vuela de laser equipment co., LTD. Con más de 10 años de experiencia en el área de soldadura de baterías de potencia, para crear alta precisión, alta eficiencia, alta confiabilidad, visualización e información no tripulada de la línea de producción de celdas de batería y módulos y soluciones de automatización inteligente PACK.

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