Tillämpning av lasersvetsning i litiumbatterifält

Användning av lasersvetsning inom litiumbatteriområdet

Litiumjonbatterier används ofta i olika elektroniska enheter (som mobiltelefoner, bärbara datorer, handdatorer, digitalkameror och digitala videokameror, etc.) på grund av deras höga specifika energi, långa livslängd, liten självurladdning, ingen minneseffekt och ingen förorening. Förutom transport (patrullbilar, elcyklar, elfordon, etc.) har det blivit en högteknologisk industri som stöds av mitt lands energiområde.

 

Kraftbatterier avser batterier som används i elfordon. Jämfört med batterier med liten kapacitet (som mobiltelefoner, batterier till bärbara datorer, etc.) har de större kapacitet och uteffekt och kan användas i strömförsörjning för elfordon och stora mobila strömförsörjningsapplikationer. av sekundära batterier. Det finns många tillverkningsprocesser för litiumjonbatterier eller batteripaket, bland vilka det finns många processer, såsom explosionssäker ventiltätningssvetsning, fliksvetsning, mjukkopplingssvetsning, punktsvetsning av skyddshjälm, tätningssvetsning av batterihus, modul och PACK svetsning. Lasersvetsning är den bästa processen. Materialen som används för svetsning av kraftbatterier inkluderar huvudsakligen ren koppar, aluminium, aluminiumlegeringar, rostfritt stål, etc.

 

 

1. Batteriexplosionssäker ventilsvetsning
Batteriets explosionssäkra ventil är en tunnväggig ventilkropp på batteriets tätningsplatta. När batteriets inre tryck överstiger det angivna värdet spricker den explosionssäkra ventilkroppen för att förhindra att batteriet spricker. Säkerhetsventilen har en genialisk struktur, och denna process kräver extremt strikta lasersvetsprocesser. Innan kontinuerlig lasersvetsning användes användes pulslasersvetsning för att svetsa batteriexplosionssäkra ventiler. Kontinuerlig tätningssvetsning uppnåddes genom överlappning och täckning av lödfogar. Svetseffektiviteten var dock låg och tätningsprestandan var relativt dålig. Kontinuerlig lasersvetsning kan uppnå höghastighetssvetsning av hög kvalitet, och svetsstabilitet, svetseffektivitet och utbyte kan garanteras.

 

2. Batterifliksvetsning
Flikarna brukar delas in i tre material. Batteriets positiva elektrod använder aluminium (Al) material, och den negativa elektroden använder nickel (Ni) material eller kopparpläterat nickel (Ni-Cu) material. I tillverkningsprocessen av kraftbatterier är ett av stegen att svetsa ihop batteriflikarna och polerna. Vid tillverkning av sekundära batterier måste den svetsas med en annan säkerhetsventil i aluminium. Svetsning måste inte bara säkerställa en tillförlitlig anslutning mellan fliken och stolpen, utan kräver också att svetsen är jämn och vacker.

3. Batteristolpar med punktsvetsning
Materialen som används för batteripolremsor inkluderar rena aluminiumremsor, nickelremsor, aluminium-nickel-kompositremsor och en liten mängd kopparremsor. Vid svetsning av batteripolremsor används vanligtvis pulssvetsmaskiner. Med framväxten av IPG:s QCW kvasi-kontinuerliga laser har den också använts i stor utsträckning vid svetsning av batteripolremsor. Samtidigt, på grund av dess goda strålkvalitet, kan svetspunkten vara mycket liten. , som har unika fördelar när det gäller svetsning av högreflekterande aluminiumremsor, kopparremsor och smalbandiga batteripolremsor (polremsbredd under 1,5 mm).

 

4. Tätning och svetsning av batteriskal och täckplåt
Skalmaterialen för kraftbatterier inkluderar aluminiumlegering och rostfritt stål. Bland dem används aluminiumlegering mest, vanligtvis 3003 aluminiumlegering, och ett fåtal använder rent aluminium. Rostfritt stål är materialet med bäst lasersvetsbarhet, speciellt 304 rostfritt stål. Oavsett om du använder puls eller kontinuerlig laser kan svetsar med bra utseende och prestanda erhållas.

 

Lasersvetsningsprestanda för aluminium och aluminiumlegeringar varierar något beroende på vilken svetsmetod som används. Förutom för ren aluminium och 3-serie aluminiumlegeringar är det inga problem med pulssvetsning eller kontinuerlig svetsning. För andra serier av aluminiumlegeringar är kontinuerlig lasersvetsning det bästa valet för att minska sprickkänsligheten. Välj samtidigt en laser med lämplig effekt beroende på tjockleken på batterihöljet. I allmänhet, när höljets tjocklek är mindre än 1 mm, kan du överväga att använda en enlägeslaser inom 1000W. Om tjockleken är mer än 1 mm måste du använda en singelläges- eller multilägeslaser med en effekt på mer än 1000W.

 

Litiumbatterier med liten kapacitet använder ofta relativt tunna aluminiumskal (tjockleken är cirka 0,25 mm), och vissa som 18650 använder stålskal. På grund av höljets tjocklek används lasrar med lägre effekt i allmänhet för svetsning av denna typ av batteri. Genom att använda kontinuerlig laser för att svetsa tunna litiumbatterier kan effektiviteten ökas med 5 till 10 gånger, och utseendet och tätningen är bättre. Därför finns det en trend att gradvis ersätta pulsade lasrar inom detta applikationsområde.

 

5. Ström batterimodul och packsvetsning
Serie- och parallellkopplingen mellan kraftbatterier fullbordas vanligtvis genom att anslutningsstycket svetsas till det enda batteriet. Materialen i de positiva och negativa elektroderna är olika, vanligtvis koppar och aluminium. Eftersom koppar och aluminium bildar en spröd förening efter lasersvetsning kan de inte. För att uppfylla användningskraven, förutom ultraljudssvetsning, är koppar och koppar, aluminium och aluminium i allmänhet lasersvetsade. Samtidigt, eftersom både koppar och aluminium leder värme mycket snabbt och har mycket hög laserreflektivitet, och tjockleken på anslutningsstycket är relativt stor, krävs en laser med högre effekt för att uppnå svetsning.

 

 

Egenskaper för lasersvetsning av litiumbatterier
Från tillverkning av litiumbattericeller till montering av batteripaket är svetsning en mycket viktig tillverkningsprocess. Konduktiviteten, styrkan, lufttätheten, metallutmattningen och korrosionsbeständigheten hos litiumbatterier är typiska kvalitetsutvärderingsstandarder för batterisvetsning. . Valet av svetsmetoder och svetsprocesser kommer direkt att påverka batteriets kostnad, kvalitet, säkerhet och konsistens. Lasersvetsning har blivit den föredragna lösningen för många svetsuppgifter på grund av dess fördelar som säker och pålitlig svetsning, precisionsteknik och miljöskydd.

 

Fördelar med lasersvetsning
1.	Lasersvetsning är en integrerad tillverkningsprocess som bryter upp råmaterial som positiva och negativa elektrodmaterial, separatorer och elektrolyter i hela delar. Alla råvaror svetsas till battericeller eller PACK-moduler, som kan användas direkt inom fordonsområdet.
2.	Vanliga batteriråvaror står för en allt större del av kostnaden och köps in i stora kvantiteter i ton. Lasersvetsutrustning sparar i princip kostnader genom att köpa råvaror på en gång.
3.	Lasersvetsning kan avsevärt förbättra säkerheten, tillförlitligheten och livslängden för bilbatterier, med hög svetskvalitet och automatisering: Lasersvetsning har hög energitäthet, liten svetsdeformation och liten värmepåverkad zon, vilket effektivt kan förbättra detaljernas noggrannhet. Svetsarna är släta, föroreningsfria, enhetliga och täta och kräver inget ytterligare sliparbete. Lasersvetsning kan kontrolleras exakt, med en liten fokuserad ljuspunkt och hög noggrann positionering, lätt att realisera automatisering med robotarmar, stabil utrustningsprestanda och enkel drift, förbättra svetseffektiviteten, minska arbetstiden och minska kostnaderna. Vid lasersvetsning av tunna plåtar eller trådar med tunn diameter är det inte lika känsligt för återsmältning som bågsvetsning.