Was sind die Anwendungen von Laser bei der Herstellung von Lithiumbatterien?

Seit 1990 leistet die Lithiumbatterie aufgrund ihrer hohen Energiedichte, Hochspannung, des Umweltschutzes und der Vorteile einer langen Lebensdauer und eines schnellen Ladevorgangs, die von 3-c-Digital-, Elektrowerkzeug- und anderen Industriezweigen angezogen werden, einen hervorragenden Beitrag zur neuen Energie-Automobilindustrie. Als neue Lithiumbatterieindustrie, die Energiefahrzeuge mit Strom versorgt, ist das Marktpotenzial enorm. Es ist ein wichtiger Bestandteil der nationalen Strategieentwicklung. Die Industrieskala wird in den nächsten 5 bis 10 Jahren voraussichtlich 160 Milliarden Yuan überschreiten.

Power Battery als Kernkomponente neuer Energiefahrzeuge, deren Qualität direkt über die Leistung des Fahrzeugs entscheidet. Geräte zur Herstellung von lithiumbatterien sind üblicherweise Front-End-Geräte. Nach drei Endgeräten wirken sich die Genauigkeit der Geräte und der Automatisierungsgrad direkt auf die Produktionseffizienz und -konsistenz der Produkte aus. Die Laserbearbeitungstechnologie als Alternative zur herkömmlichen Schweißtechnologie ist in der Herstellung von Li-Ionen-Batterien weit verbreitet.

In diesem Artikel erklärt der Laser in der Anwendung der Kraftbatterieindustrie die Prozesseigenschaften des Laserschweißens, das Schweißen von Aluminiumlegierungslasern wurde analysiert, die Schwierigkeit hinsichtlich der Qualität des Schweiß- und Schweißmodus, zählt die Eigenschaften des quadratischen Batterie- und Batterie-PACK-Prozesses auf und Geräteentwicklungstrend.

Laserschweißverfahren

Von der Herstellung von lithium-ionen-batterien bis zur Batterie-PACK-Gruppe ist das Schweißen ein wichtiger Herstellungsprozess. Die Leitfähigkeit der lithium-batterie, Festigkeit, Luftdichtheit sowie Metallermüdung und Korrosionsbeständigkeit sind ein typischer Bewertungsstandard für das Schweißen von Batterien.

Die Auswahl der Schweißmethoden und der Schweißtechnik wirkt sich direkt auf die Kosten der Batterie, die Qualität, die Sicherheit und die Konsistenz der Batterie aus. Bei vielen Schweißverfahren ist das Laserschweißen von Vorteil, um wie folgt hervorzuheben: Erstens kann das Laserschweißen mit hoher Energiedichte, geringe Schweißverformung, Wärmeeinflusszone klein sein, die Präzision der Herstellung effektiv verbessern, glattes Schweißen ohne Verunreinigungen, gleichmäßige Dichte ohne zusätzliche Schleifarbeiten; Zweitens kann das Laserschweißen eine präzise Steuerung sein, die sich auf kleine Lichtpunkte konzentriert. Eine hochpräzise Positionierung in Kombination mit einem mechanischen Arm ist einfach zu realisieren, die Effizienz des Schweißens zu verbessern, die Arbeitszeit zu verkürzen und die Kosten zu senken. Darüber hinaus ist das Laserschweißen von dünnem Blech oder Draht mit feinem Durchmesser nicht so anfällig für das Zurückschmelzen des Lichtbogenschweißens.

Die Struktur der Batterie enthält normalerweise eine Vielzahl von Materialien wie Stahl, Aluminium, Kupfer, Nickel usw. Diese können aus Metallelektroden, Drähten oder Hüllen bestehen. Unabhängig davon, ob es sich um ein Material oder eine Vielzahl von Materialien handelt, stellt das Schweißen für die Schweißtechnik höhere Anforderungen. Der Vorteil der Laserschweißtechnologie besteht darin, dass eine Vielzahl von Schweißmaterialien hergestellt werden kann, wobei das Schweißen zwischen verschiedenen Materialien erreicht werden kann.

Technologische Schwierigkeiten

Bei der Herstellung von Power-Batteriebatterien wird nach dem Prinzip "leicht" üblicherweise ein "leichtes" Aluminium verwendet, aber auch "dünner", in der Regel erfordern die Dicke der Schale, der Abdeckung und des Bodengrundes unter 1,0 mm, die Dicke einiger gängiger Hersteller von Grundwerkstoffen bei ca. 0,8 mm. Laut Statistik macht das Aluminiumlegierungsmaterial des Batteriegehäuses mehr als 90% der gesamten Leistungsbatterie aus.

Die Schwierigkeit beim Schweißen von Aluminium liegt in der hohen Anfangsreflexion des Laserstrahls aus Aluminiumlegierung und seiner eigenen hohen Wärmeleitfähigkeit, wodurch die Absorption des Lasers vor dem Schmelzen der Aluminiumlegierung aufgrund der geringen Ionisierungsenergie des Aluminiumplasmas während des Schweißprozesses gering ist zu ist nicht leicht zu verteilen, machen Schweißstabilität. Darüber hinaus verringert der Schweißprozess des Legierungselementverlusts die mechanischen Eigenschaften der Aluminiumlegierungsschweißverbindung. Aufgrund der hohen stomatalen Empfindlichkeit im Schweißprozess traten bei Schweißfehlern zwangsläufig einige Probleme auf. Eines der Hauptprobleme ist die Porosität und der thermische Riss. Beim Laserschweißen von Aluminiumlegierungsgas treten hauptsächlich zwei Kategorien auf: Wasserstoffporosität und Schlüsselloch-Porositätsstoß. Aufgrund der zu schnellen Abkühlgeschwindigkeit des Laserschweißens ist das Problem der Wasserstofflöcher schwerwiegender, und auch beim Laserschweißen für eine Klasse von mehr Löchern, die aufgrund des Zusammenbruchs der Poren erzeugt werden.

Probleme mit heißen Rissen. Die Aluminiumlegierung gehört zu der typischen Art der eutektischen Legierung, die beim Schweißen von heißen Rissen, einschließlich Kristallisationsschweißrissen und Rissen, leicht zu erkennen ist. Die aufgrund der Trennung der Schweißbereichszusammensetzung verflüssigte WEZ tritt unter Einwirkung von Spannung als eutektische Trennung und Schmelzen der Korngrenzen auf Verflüssigter Riss an der Korngrenze, verschlechtert die Leistung der Schweißverbindung.

Fried Fire (auch Splash genannt) Problem. Gebratenes Feuer, das durch viele Faktoren verursacht wird, wie die Reinheit der Materialien, die Reinheit des Materials selbst, die Eigenschaften des Materials selbst und die entscheidende Rolle ist die Stabilität des Lasers. Stoß, Porosität, innere Blasenschalenoberfläche, untersuchen ihren Grund, hauptsächlich ist der Faserkerndurchmesser zu klein oder durch Laserenergie verursacht zu hoch eingestellt.

Angesichts der oben genannten Probleme ist das Finden der geeigneten Prozessparameter der Schlüssel zur Lösung des Problems.

Analyse des Schweißmodus

(1) Impulsschweißmodus

Pulslaser häufig verwendete Rechteckwellen-Pulswellenform, Spike-Welle, bimodale Welle, wie mehrere, aufgrund der zu hohen Lichtreflexion der Aluminiumlegierung, sollte die geeignete Schweißwellenform gewählt werden. Wenn der einfallende Laserstrahl auf die Oberfläche eines Materials fällt, beträgt die hohe Intensität der Metalloberfläche 60% bis 98% des Laserenergieverlusts aufgrund von Reflexion, und das Reflexionsvermögen ändert sich mit der Temperatur der Objektoberfläche. Wenn das Schweißen von Aluminiumlegierungen, die optimale Auswahl für spitze und bimodale Wellen, diese beiden Arten von Schweißwellenformen hinter einem verlangsamten Teil der Impulsbreite länger sind, können die Poren und Risse effektiv reduziert werden.

Aufgrund des hohen Reflexionsvermögens des Lasers ist eine Aluminiumlegierung, um vertikale Reflexion zu verhindern und Schäden, die durch den einfallenden Laserstrahl verursacht werden, auf den Spiegel fokussiert zu werden, wird der Schweißprozess normalerweise den Ablenkwinkel des Schweißkopfes. Löten Sie Verbindungen und kombinieren Sie effektiv die Durchmesser, zusammen mit der Zunahme des Laserwinkels nimmt zu, wenn der Laserwinkel von 40 ° die größten Lötstellen und Verbindungsflächen effektiv erhöht. Und die effektive Eindringtiefe von geschmolzenen Lötstellen mit Laserwinkel nimmt ab, und wenn der Laserwinkel größer als 60 ° ist, sinkt die effektive Schweißdurchdringung auf Null. So kann gekippter Schweißkopf bis zu einem bestimmten Gesichtspunkt entsprechend die Schweißtiefe und Schweißbreite erhöht werden. Zusätzlich muss beim Schweißen an Schweißlinien das Laserpunktschweißen eine Teilschalenabdeckung von 65% und 35% zum Schweißen aufweisen, damit es aufgrund der durch Feuer verursachten Probleme mit der engen Abdeckung effektiv reduziert werden kann.

(2) Modell des kontinuierlichen Schweißens

Kontinuierliches Laserschweißen aufgrund seiner Wärme-Quench-Wärme ist im Gegensatz zur Impulsschweißrissneigung nicht offensichtlich, um die Qualität der Schweißung zu verbessern. Durch kontinuierliches Laserschweißen wird die Schweißoberfläche glatt, gleichmäßig, ohne Spritzer, ohne Defekte und ohne Risse im Inneren gefunden die Schweißnaht. In Bezug auf das Schweißen von Aluminiumlegierungen ergeben sich für den kontinuierlichen Laser offensichtliche Vorteile: im Vergleich zum herkömmlichen Schweißen hohe Effizienz ohne Drahtfüllung; Verglichen mit dem gepulsten Laserschweißen kann das Produkt nach Schweißfehlern wie Riss, Luftloch, Spritzwasser usw. gelöst werden, um gute mechanische Eigenschaften der Aluminiumlegierung nach dem Schweißen sicherzustellen; Nach dem Schweißen nicht durchhängen, Polierschleifmenge verringert, Produktionskosten sparen, aber aufgrund des kontinuierlichen Laserspots sind geringere, höhere Anforderungen, so dass die Passgenauigkeit des Werkstücks.

In der Leistungsbatterie werden während des Schweißprozesses die Schweißtechnik und das technische Personal den Anforderungen an Batteriematerialien, Form, Dicke, Spannung entsprechen und die geeigneten Parameter für den Laserschweißprozess auswählen, wie z. B. Schweißgeschwindigkeit, Wellenform, Spitze, Neigung des Schweißkopfs Winkel zur Einstellung der angemessenen Schweißprozessparameter, um sicherzustellen, dass die endgültigen Schweißergebnisse den Anforderungen der Hersteller von Leistungsbatterien entsprechen.

Quadratisches Batterieschweißen

Beim Schweißprozess von quadratischen Zellen ist eines der wichtigsten Arbeitsverfahren die Einkapselungshüllenabdeckung. Die quadratische Batterieschalenversiegelungsmethode befindet sich normalerweise oben auf der Batterie und hat eine rechteckige Platte, Platte mit dem Anodeneingangsende, in die Hülsenplatte bündig mit dem Mund, dann zwischen Platte und Schale mit einer rechteckigen Laseröffnung durch Puls oder kontinuierliches Laserschweißen, gute Abdichtung schweißen.

Die Schweißmethoden sind in Seiten des quadratischen Batterieschweißens und -schweißens unterteilt. Einseitiges Schweißen ist der Hauptvorteil einer geringeren Auswirkung auf die internen Batterien. Spritzer können nicht leicht in die Innenhülle des Gehäuses gelangen. Da dies nach dem Schweißen zu einer Erhöhung führen kann, wirkt sich die Montage geringfügig auf den nachfolgenden Prozess und damit auf den Seitenschweißprozess auf die Stabilität des Lasers aus, dem Material mit hohen Sauberkeitsanforderungen. Weil Top-Schweißen in einer Ebene, geringe Anforderungen an die Integration von Schweißgeräten.

Gegenwärtig wird das Schweißen von Leistungsbatteriesätzen von der Industrie allgemein bevorzugt. Das vertikale Schweißen eines konvergenten Knotens kann das Risiko des seitlichen Schweißens von vier konvergenten Knoten, die seitwärts gleiten, aber auch die Massenproduktion erheblich verringern. Wuhan Flucht fliegende Laserausrüstung Co., LTD. Die Batteriehülle "Hochgeschwindigkeits-Laserschweißgeräte" erzielte mehr als 99,5% der Effizienz der Schweißproduktion von Roa und 12 PPM.

Der Batterie-PACK-Prozess

(1) Batteriepack

Batteriebatterien durch Hinzufügen von Schutzschaltung, Hülle, Ausgang und Anwendung des Batterieproduktionsprozesses PACK. Battery PACK ist ein wichtiger Schritt bei der Anwendung von Batterien in verschiedenen Bereichen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung des PACK-Verfahrens hat sich auch der Verbindungsmodus weiter verbessert, vom anfänglichen Löten bis zum späteren Widerstandsschweißen. Die bisherige Entwicklung des Laserschweißens aufgrund seiner Schweißpräzision, Zuverlässigkeit und der Vorteile eines hohen Automatisierungsgrades ist zum Das derzeitige PACK-Verfahren ist die am weitesten verbreitete Art der Verbindung, und das Tragen der Laserschweißtechnologie intelligenter Automatisierungsgeräte ist zu einem quadratischen, zylindrischen, weichen Beutel mit 18650 verschiedenen Batterietypen geworden. PACK-Gruppen von High-End-Fertigungsanlagen.

(2) der Entwicklungstrend intelligenter Geräte

Die Entwicklung der neuen Energie-Automobilindustrie hat nicht die Leistungsbatterie und das Batteriemodul, die von den Spezifikationen der Standardstereotypen und der Standardisierung verwendet werden, zahlreiche inkompatible Spezifikationssystemprobleme, den aktuellen technologischen Prozess und das Produktionstempo und die Effizienz des manuellen Betriebs das Unternehmen eingeschränkt. Produktqualität und Produktionskapazität effektiv zu verbessern. Daher ist es sehr wichtig, den Automatisierungsgrad bei der Montage von Leistungsbatteriemodulen zu erhöhen. Heute ist die Realisierung der "gesamten Linienausrüstung + + Roboter-Software-Steuerung" der intelligenten Lösung, um den Benutzer zu lösen, sowohl auf die Kompatibilität, das gesamte Linien-Tempo und die Effizienz zu konzentrieren, als auch die Benutzer-Batterie-PACK-Bestellungen zu lösen, das Problem von Kleinserie und viele Spezifikationen.

Management-Software. Das gesamte MES-System direkt in die Produktionslinie in unbemannte Produktionswerkstatt, künstlich nur das Material online draußen ergänzen müssen, kann nicht nur die Sicherheit verbessern und den menschlichen Eingriff reduzieren. Schweißprozessverbindung, nur Laserschweißprozess Datenintegration in MES-Management-Software-System, um die Benutzeranrufe zu erleichtern, direkt wechseln. Von den Batterien bis zur PACK-Gruppe können die Parameter aller Arbeitsabläufe, Daten und sonstigen eingehenden Informationen usw. schnell über das MES-System abgefragt und zeitnah analysiert werden, um nicht nur die Prozesssteuerung durchzuführen und die Produktionseffizienz der Benutzer effektiv zu gewährleisten Die industrielle Kommunikationsschnittstelle ist für die Realisierung von Fernüberwachung und -verwaltung reserviert und verkörpert die intelligenten Fertigungsmerkmale der Automatisierung. Mit Laserlösungen sind Produkte in Richtung des Trends der hohen Intelligenz, der hohen Automatisierungsrichtung gegangen.

Zusammenfassung

Obwohl die Laserschweißtechnologie in China zunehmend ausgereift ist, muss die Qualität des Herstellers von Leistungsbatterien immer noch Personal und Laserschweißtechniker eng zusammenarbeiten, von Material, Form, Dicke, Prozessoptimierungsdesign bis hin zur Echtzeiterkennung und so weiter verschiedene Aspekte, um den idealen Effekt des Schweißens zu erzielen. Wuhan fliegt von Laser Equipment Co., LTD. Mit mehr als 10 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet des hochleistungsbatterieschweißens, um hohe Präzision, hohe Effizienz, hohe Zuverlässigkeit, unbemannt, Visualisierung und Information der Produktionslinie für Batteriezellen und -module sowie der intelligenten PACK-Automatisierungslösungen zu erstellen.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.