Οι μπαταρίες λιθίου από τετράγωνο κέλυφος αλουμινίου έχουν πολλά πλεονεκτήματα, όπως απλή δομή, καλή αντοχή σε κρούση, υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και μεγάλη χωρητικότητα κυψελών. Ήταν πάντα η κύρια κατεύθυνση της εγχώριας κατασκευής και ανάπτυξης μπαταριών λιθίου, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 40% της αγοράς.
Η δομή της μπαταρίας λιθίου τετράγωνου κελύφους αλουμινίου είναι όπως φαίνεται στο σχήμα, η οποία αποτελείται από πυρήνα μπαταρίας (φύλλα θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων, διαχωριστής), ηλεκτρολύτη, κέλυφος, επάνω κάλυμμα και άλλα εξαρτήματα.
Τετράγωνη δομή μπαταρίας λιθίου με κέλυφος αλουμινίου
Κατά τη διαδικασία κατασκευής και συναρμολόγησης τετράγωνων μπαταριών λιθίου κελύφους αλουμινίου, ένας μεγάλος αριθμόςσυγκόλληση με λέιζεραπαιτούνται διαδικασίες, όπως: συγκόλληση μαλακών συνδέσεων κυψελών μπαταρίας και πλακών κάλυψης, συγκόλληση στεγανοποίησης πλάκας καλύμματος, συγκόλληση στεγανοποίησης καρφιών κ.λπ. Η συγκόλληση με λέιζερ είναι η κύρια μέθοδος συγκόλλησης για πρισματικές μπαταρίες ισχύος. Λόγω της υψηλής ενεργειακής του πυκνότητας, της καλής σταθερότητας ισχύος, της υψηλής ακρίβειας συγκόλλησης, της εύκολης συστηματικής ολοκλήρωσης και πολλών άλλων πλεονεκτημάτων,συγκόλληση με λέιζερείναι αναντικατάστατη στη διαδικασία παραγωγής πρισματικών μπαταριών λιθίου κελύφους αλουμινίου. ρόλος.
Αυτόματη πλατφόρμα γαλβανομέτρου 4 αξόνων Mavenμηχανή συγκόλλησης με λέιζερ ινών
Η ραφή συγκόλλησης του στεγανοποιητικού άνω καλύμματος είναι η μεγαλύτερη ραφή συγκόλλησης στην τετράγωνη μπαταρία κελύφους αλουμινίου και είναι επίσης η ραφή συγκόλλησης που απαιτεί τον μεγαλύτερο χρόνο συγκόλλησης. Τα τελευταία χρόνια, η βιομηχανία κατασκευής μπαταριών λιθίου αναπτύχθηκε γρήγορα και η τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ στεγανοποίησης άνω καλύμματος και η τεχνολογία εξοπλισμού της έχουν επίσης αναπτυχθεί γρήγορα. Με βάση τη διαφορετική ταχύτητα συγκόλλησης και την απόδοση του εξοπλισμού, χωρίζουμε χονδρικά τον εξοπλισμό και τις διαδικασίες συγκόλλησης με λέιζερ άνω καλύμματος σε τρεις εποχές. Είναι η εποχή 1.0 (2015-2017) με ταχύτητα συγκόλλησης <100mm/s, η εποχή 2.0 (2017-2018) με 100-200mm/s και η εποχή 3.0 (2019-) με 200-300mm/s. Τα ακόλουθα θα εισαγάγουν την ανάπτυξη της τεχνολογίας στην πορεία των καιρών:
1. Η εποχή 1.0 της τεχνολογίας συγκόλλησης με λέιζερ κορυφαίου καλύμματος
Ταχύτητα συγκόλλησης＜100mm/s
Από το 2015 έως το 2017, τα εγχώρια οχήματα νέας ενέργειας άρχισαν να εκρήγνυνται λόγω των πολιτικών και η βιομηχανία μπαταριών ισχύος άρχισε να επεκτείνεται. Ωστόσο, η συσσώρευση τεχνολογίας και τα αποθέματα ταλέντων των εγχώριων επιχειρήσεων εξακολουθούν να είναι σχετικά μικρά. Οι σχετικές διαδικασίες κατασκευής μπαταριών και οι τεχνολογίες εξοπλισμού βρίσκονται επίσης σε αρχικό στάδιο, και ο βαθμός αυτοματοποίησης του εξοπλισμού Σχετικά χαμηλός, οι κατασκευαστές εξοπλισμού μόλις άρχισαν να δίνουν προσοχή στην κατασκευή μπαταριών ισχύος και να αυξάνουν τις επενδύσεις στην έρευνα και την ανάπτυξη. Σε αυτό το στάδιο, οι απαιτήσεις απόδοσης παραγωγής της βιομηχανίας για εξοπλισμό σφράγισης λέιζερ τετράγωνης μπαταρίας είναι συνήθως 6-10 PPM. Η λύση εξοπλισμού χρησιμοποιεί συνήθως ένα λέιζερ ινών 1 kw για εκπομπή μέσω ενός συνηθισμένουκεφαλή συγκόλλησης με λέιζερ(όπως φαίνεται στην εικόνα), και η κεφαλή συγκόλλησης κινείται από έναν σερβοκινητήρα πλατφόρμας ή έναν γραμμικό κινητήρα. Μετακίνηση και συγκόλληση, ταχύτητα συγκόλλησης 50-100mm/s.
Χρησιμοποιώντας λέιζερ 1 kw για τη συγκόλληση του επάνω καλύμματος του πυρήνα της μπαταρίας
Στοσυγκόλληση με λέιζερδιαδικασία, λόγω της σχετικά χαμηλής ταχύτητας συγκόλλησης και του σχετικά μεγάλου χρόνου θερμικού κύκλου της συγκόλλησης, η λιωμένη δεξαμενή έχει αρκετό χρόνο για ροή και στερεοποίηση και το προστατευτικό αέριο μπορεί να καλύψει καλύτερα τη λιωμένη δεξαμενή, καθιστώντας εύκολη την απόκτηση λείας και πλήρης επιφάνεια, συγκολλήσεις με καλή συνοχή, όπως φαίνεται παρακάτω.
Σχηματισμός ραφής συγκόλλησης για συγκόλληση χαμηλής ταχύτητας του άνω καλύμματος
Όσον αφορά τον εξοπλισμό, αν και η παραγωγική απόδοση δεν είναι υψηλή, η δομή του εξοπλισμού είναι σχετικά απλή, η σταθερότητα είναι καλή και το κόστος εξοπλισμού είναι χαμηλό, γεγονός που ικανοποιεί τις ανάγκες της ανάπτυξης της βιομηχανίας σε αυτό το στάδιο και θέτει τα θεμέλια για μεταγενέστερες τεχνολογικές ανάπτυξη. ,
Αν και η εποχή συγκόλλησης στεγανοποίησης άνω καλύμματος 1.0 έχει τα πλεονεκτήματα της απλής λύσης εξοπλισμού, του χαμηλού κόστους και της καλής σταθερότητας. Αλλά οι εγγενείς περιορισμοί του είναι επίσης πολύ προφανείς. Από πλευράς εξοπλισμού, η ικανότητα οδήγησης του κινητήρα δεν μπορεί να καλύψει τη ζήτηση για περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας. από άποψη τεχνολογίας, η απλή αύξηση της ταχύτητας συγκόλλησης και της ισχύος λέιζερ για περαιτέρω επιτάχυνση θα προκαλέσει αστάθεια στη διαδικασία συγκόλλησης και μείωση της απόδοσης: η αύξηση της ταχύτητας συντομεύει το χρόνο θερμικού κύκλου συγκόλλησης και το μέταλλο Η διαδικασία τήξης είναι πιο έντονη, το πιτσίλισμα αυξάνεται, η προσαρμοστικότητα στις ακαθαρσίες θα είναι χειρότερη και είναι πιο πιθανό να σχηματιστούν οπές πιτσιλίσματος. Ταυτόχρονα, ο χρόνος στερεοποίησης της λιωμένης δεξαμενής συντομεύεται, γεγονός που θα κάνει την επιφάνεια της συγκόλλησης να είναι τραχιά και να μειωθεί η συνοχή. Όταν το σημείο του λέιζερ είναι μικρό, η είσοδος θερμότητας δεν είναι μεγάλη και το πιτσίλισμα μπορεί να μειωθεί, αλλά ο λόγος βάθους προς πλάτος της συγκόλλησης είναι μεγάλος και το πλάτος συγκόλλησης δεν είναι αρκετό. όταν το σημείο του λέιζερ είναι μεγάλο, χρειάζεται να εισαχθεί μεγαλύτερη ισχύς λέιζερ για να αυξηθεί το πλάτος της συγκόλλησης. Μεγάλο, αλλά ταυτόχρονα θα οδηγήσει σε αυξημένο πιτσίλισμα συγκόλλησης και κακή ποιότητα σχηματισμού επιφάνειας της συγκόλλησης. Στο τεχνικό επίπεδο σε αυτό το στάδιο, περαιτέρω επιτάχυνση σημαίνει ότι η απόδοση πρέπει να ανταλλάσσεται με αποτελεσματικότητα και οι απαιτήσεις αναβάθμισης για εξοπλισμό και τεχνολογία διεργασιών έχουν γίνει απαιτήσεις της βιομηχανίας.
2. Η εποχή 2.0 του top coverσυγκόλληση με λέιζερτεχνολογία
Ταχύτητα συγκόλλησης 200mm/s
Το 2016, η εγκατεστημένη χωρητικότητα μπαταριών ισχύος αυτοκινήτων της Κίνας ήταν περίπου 30,8 GWh, το 2017 ήταν περίπου 36 GWh και το 2018, με νέα έκρηξη, η εγκατεστημένη ισχύς έφτασε τις 57 GWh, σημειώνοντας αύξηση 57% από έτος σε έτος. Τα νέα ενεργειακά επιβατικά οχήματα παρήγαγαν επίσης σχεδόν ένα εκατομμύριο, σημειώνοντας ετήσια αύξηση 80,7%. Πίσω από την έκρηξη στην εγκατεστημένη χωρητικότητα είναι η απελευθέρωση της παραγωγικής ικανότητας μπαταριών λιθίου. Οι μπαταρίες επιβατικών οχημάτων νέας ενέργειας αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 50% της εγκατεστημένης χωρητικότητας, πράγμα που σημαίνει επίσης ότι οι απαιτήσεις της βιομηχανίας για απόδοση και ποιότητα μπαταριών θα γίνονται όλο και πιο αυστηρές και οι συνοδευτικές βελτιώσεις στην τεχνολογία εξοπλισμού κατασκευής και την τεχνολογία διεργασιών έχουν επίσης εισέλθει σε μια νέα εποχή : προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις ικανότητας παραγωγής μιας γραμμής, η παραγωγική ικανότητα του εξοπλισμού συγκόλλησης λέιζερ άνω κάλυψης πρέπει να αυξηθεί σε 15-20 PPM καισυγκόλληση με λέιζερΗ ταχύτητα πρέπει να φτάσει τα 150-200 mm/s. Ως εκ τούτου, όσον αφορά τους κινητήρες μετάδοσης κίνησης, διάφοροι κατασκευαστές εξοπλισμού έχουν. Ωστόσο, το πώς να διασφαλιστεί η ποιότητα της συγκόλλησης κατά τη συγκόλληση υψηλής ταχύτητας απαιτεί περαιτέρω ανακαλύψεις στη διαδικασία, και οι εταιρείες του κλάδου έχουν πραγματοποιήσει πολλές εξερευνήσεις και μελέτες: Σε σύγκριση με την εποχή 1.0, το πρόβλημα που αντιμετωπίζει η συγκόλληση υψηλής ταχύτητας στην εποχή 2.0 είναι: χρήση συνηθισμένα λέιζερ ινών για την έξοδο μιας πηγής φωτός ενός σημείου μέσω συνηθισμένων κεφαλών συγκόλλησης, η επιλογή είναι δύσκολη για να καλύψει την απαίτηση 200mm/s.
Στην αρχική τεχνική λύση, το φαινόμενο σχηματισμού συγκόλλησης μπορεί να ελεγχθεί μόνο με τη διαμόρφωση επιλογών, τη ρύθμιση του μεγέθους του σημείου και την προσαρμογή βασικών παραμέτρων όπως η ισχύς λέιζερ: όταν χρησιμοποιείτε διαμόρφωση με μικρότερο σημείο, η κλειδαρότρυπα της πισίνας συγκόλλησης θα είναι μικρή , το σχήμα της πισίνας θα είναι ασταθές και η συγκόλληση θα γίνει ασταθής. Το πλάτος σύντηξης ραφής είναι επίσης σχετικά μικρό. όταν χρησιμοποιείτε διαμόρφωση με μεγαλύτερο φωτεινό σημείο, η κλειδαρότρυπα θα αυξηθεί, αλλά η ισχύς συγκόλλησης θα αυξηθεί σημαντικά και οι ρυθμοί πιτσιλίσματος και έκρηξης θα αυξηθούν σημαντικά.
Θεωρητικά, εάν θέλετε να εξασφαλίσετε την επίδραση σχηματισμού συγκόλλησης της υψηλής ταχύτηταςσυγκόλληση με λέιζερτου επάνω καλύμματος, πρέπει να πληροίτε τις ακόλουθες απαιτήσεις:
① Η ραφή συγκόλλησης έχει επαρκές πλάτος και η αναλογία βάθους προς πλάτος της ραφής συγκόλλησης είναι κατάλληλη, γεγονός που απαιτεί το εύρος θερμικής δράσης της πηγής φωτός να είναι αρκετά μεγάλο και η ενέργεια της γραμμής συγκόλλησης να βρίσκεται σε λογικό εύρος.
② Η συγκόλληση είναι ομαλή, πράγμα που απαιτεί ο χρόνος θερμικού κύκλου της συγκόλλησης να είναι αρκετά μεγάλος κατά τη διαδικασία συγκόλλησης, έτσι ώστε η λιωμένη δεξαμενή να έχει επαρκή ρευστότητα και η συγκόλληση να στερεοποιείται σε μια λεία συγκόλληση μετάλλου υπό την προστασία του προστατευτικού αερίου.
③ Η ραφή συγκόλλησης έχει καλή συνοχή και λίγους πόρους και τρύπες. Αυτό απαιτεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης, το λέιζερ να δρα σταθερά στο τεμάχιο εργασίας και το πλάσμα υψηλής ενέργειας δέσμης να παράγεται συνεχώς και να δρα στο εσωτερικό της λιωμένης δεξαμενής. Η λιωμένη δεξαμενή παράγει «κλειδί» υπό τη δύναμη αντίδρασης του πλάσματος. «τρύπα», η κλειδαρότρυπα είναι αρκετά μεγάλη και αρκετά σταθερή, έτσι ώστε οι παραγόμενοι μεταλλικοί ατμοί και το πλάσμα να μην είναι εύκολο να εκτοξευθούν και να βγουν μεταλλικά σταγονίδια, σχηματίζοντας πιτσιλιές και η λιωμένη λίμνη γύρω από την κλειδαρότρυπα δεν είναι εύκολο να καταρρεύσει και να εμπλέξει αέριο . Ακόμα κι αν καούν ξένα αντικείμενα κατά τη διαδικασία συγκόλλησης και αέρια απελευθερωθούν εκρηκτικά, μια μεγαλύτερη κλειδαρότρυπα ευνοεί περισσότερο την απελευθέρωση εκρηκτικών αερίων και μειώνει το πιτσίλισμα μετάλλων και τις οπές που δημιουργούνται.
Σε απάντηση στα παραπάνω σημεία, οι εταιρείες κατασκευής μπαταριών και οι εταιρείες κατασκευής εξοπλισμού του κλάδου έχουν κάνει διάφορες προσπάθειες και πρακτικές: Η κατασκευή μπαταριών λιθίου έχει αναπτυχθεί στην Ιαπωνία εδώ και δεκαετίες και οι σχετικές τεχνολογίες κατασκευής έχουν πρωτοστατήσει.
Το 2004, όταν η τεχνολογία λέιζερ ινών δεν είχε ακόμη εφαρμοστεί ευρέως εμπορικά, η Panasonic χρησιμοποίησε λέιζερ ημιαγωγών LD και λέιζερ YAG με αντλία παλμικής λυχνίας για μικτή έξοδο (το σχήμα φαίνεται στο παρακάτω σχήμα).
Σχηματικό διάγραμμα τεχνολογίας υβριδικής συγκόλλησης πολλαπλών λέιζερ και δομή κεφαλής συγκόλλησης
Η φωτεινή κηλίδα υψηλής πυκνότητας που δημιουργείται από το παλμικόYAG laserμε ένα μικρό σημείο χρησιμοποιείται για να ενεργήσει στο τεμάχιο εργασίας για να δημιουργήσει οπές συγκόλλησης για να επιτευχθεί επαρκής διείσδυση συγκόλλησης. Ταυτόχρονα, το λέιζερ ημιαγωγών LD χρησιμοποιείται για την παροχή συνεχούς λέιζερ CW για την προθέρμανση και τη συγκόλληση του τεμαχίου εργασίας. Η λιωμένη δεξαμενή κατά τη διαδικασία συγκόλλησης παρέχει περισσότερη ενέργεια για τη λήψη μεγαλύτερων οπών συγκόλλησης, την αύξηση του πλάτους της ραφής συγκόλλησης και την επέκταση του χρόνου κλεισίματος των οπών συγκόλλησης, βοηθώντας το αέριο στη λιωμένη δεξαμενή να διαφύγει και μειώνοντας το πορώδες της συγκόλλησης ραφή, όπως φαίνεται παρακάτω
Σχηματικό διάγραμμα υβριδίουσυγκόλληση με λέιζερ
Εφαρμόζοντας αυτή την τεχνολογία,Laser YAGκαι τα λέιζερ LD με ισχύ μόνο μερικές εκατοντάδες watt μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη συγκόλληση λεπτών θηκών μπαταρίας λιθίου με υψηλή ταχύτητα 80 mm/s. Το αποτέλεσμα συγκόλλησης είναι όπως φαίνεται στο σχήμα.
Μορφολογία συγκόλλησης κάτω από διαφορετικές παραμέτρους διεργασίας
Με την ανάπτυξη και την άνοδο των λέιζερ ινών, τα λέιζερ ινών αντικατέστησαν σταδιακά τα παλμικά λέιζερ YAG στην επεξεργασία μετάλλων με λέιζερ λόγω των πολλών πλεονεκτημάτων τους όπως η καλή ποιότητα δέσμης, η υψηλή απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής, η μεγάλη διάρκεια ζωής, η εύκολη συντήρηση και η υψηλή ισχύς.
Επομένως, ο συνδυασμός λέιζερ στο παραπάνω διάλυμα υβριδικής συγκόλλησης λέιζερ έχει εξελιχθεί σε λέιζερ ινών + λέιζερ ημιαγωγών LD και το λέιζερ εξέρχεται επίσης ομοαξονικά μέσω ειδικής κεφαλής επεξεργασίας (η κεφαλή συγκόλλησης φαίνεται στο Σχήμα 7). Κατά τη διαδικασία συγκόλλησης, ο μηχανισμός δράσης λέιζερ είναι ο ίδιος.
Σύνθετος σύνδεσμος συγκόλλησης με λέιζερ
Σε αυτό το σχέδιο, το παλμικόYAG laserαντικαθίσταται από ένα λέιζερ ινών με καλύτερη ποιότητα δέσμης, μεγαλύτερη ισχύ και συνεχή απόδοση, το οποίο αυξάνει σημαντικά την ταχύτητα συγκόλλησης και επιτυγχάνει καλύτερη ποιότητα συγκόλλησης (το φαινόμενο συγκόλλησης φαίνεται στο Σχήμα 8). Αυτό το σχέδιο επίσης, Ως εκ τούτου, ευνοείται από ορισμένους πελάτες. Επί του παρόντος, αυτή η λύση έχει χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή συγκόλλησης σφράγισης άνω καλύμματος μπαταρίας ισχύος και μπορεί να φτάσει σε ταχύτητα συγκόλλησης 200 mm/s.
Εμφάνιση συγκόλλησης άνω καλύμματος με υβριδική συγκόλληση λέιζερ
Παρόλο που η λύση συγκόλλησης με λέιζερ διπλού μήκους κύματος επιλύει τη σταθερότητα συγκόλλησης της συγκόλλησης υψηλής ταχύτητας και πληροί τις απαιτήσεις ποιότητας συγκόλλησης της υψηλής ταχύτητας συγκόλλησης καλυμμάτων κορυφής κυψελών μπαταρίας, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένα προβλήματα με αυτήν τη λύση από την άποψη του εξοπλισμού και της διαδικασίας.
Πρώτα απ 'όλα, τα εξαρτήματα υλικού αυτής της λύσης είναι σχετικά πολύπλοκα, απαιτώντας τη χρήση δύο διαφορετικών τύπων λέιζερ και ειδικών συνδέσμων συγκόλλησης λέιζερ διπλού μήκους κύματος, γεγονός που αυξάνει το κόστος επένδυσης εξοπλισμού, αυξάνει τη δυσκολία συντήρησης του εξοπλισμού και αυξάνει την πιθανή βλάβη του εξοπλισμού σημεία?
Δεύτερον, το διπλό μήκος κύματοςσυγκόλληση με λέιζερΟ σύνδεσμος που χρησιμοποιείται αποτελείται από πολλαπλά σετ φακών (βλ. Εικόνα 4). Η απώλεια ισχύος είναι μεγαλύτερη από αυτή των συνηθισμένων συνδέσμων συγκόλλησης και η θέση του φακού πρέπει να προσαρμοστεί στην κατάλληλη θέση για να διασφαλιστεί η ομοαξονική έξοδος του λέιζερ διπλού μήκους κύματος. Και εστιάζοντας σε ένα σταθερό εστιακό επίπεδο, μακροχρόνια λειτουργία υψηλής ταχύτητας, η θέση του φακού μπορεί να χαλαρώσει, προκαλώντας αλλαγές στην οπτική διαδρομή και επηρεάζοντας την ποιότητα συγκόλλησης, απαιτώντας χειροκίνητη εκ νέου ρύθμιση.
Τρίτον, κατά τη συγκόλληση, η ανάκλαση λέιζερ είναι σοβαρή και μπορεί εύκολα να βλάψει τον εξοπλισμό και τα εξαρτήματα. Ειδικά κατά την επισκευή ελαττωματικών προϊόντων, η λεία επιφάνεια συγκόλλησης αντανακλά μεγάλη ποσότητα φωτός λέιζερ, η οποία μπορεί εύκολα να προκαλέσει συναγερμό λέιζερ και οι παράμετροι επεξεργασίας πρέπει να προσαρμοστούν για επισκευή.
Για να λύσουμε τα παραπάνω προβλήματα, πρέπει να βρούμε έναν άλλο τρόπο εξερεύνησης. Το 2017-2018 μελετήσαμε την αιώρηση υψηλής συχνότηταςσυγκόλληση με λέιζερτεχνολογία του επάνω καλύμματος της μπαταρίας και το προώθησε στην εφαρμογή παραγωγής. Η συγκόλληση με αιώρηση υψηλής συχνότητας με δέσμη λέιζερ (εφεξής καλούμενη συγκόλληση με ταλάντευση) είναι μια άλλη τρέχουσα διαδικασία συγκόλλησης υψηλής ταχύτητας 200 mm/s.
Σε σύγκριση με το υβριδικό διάλυμα συγκόλλησης λέιζερ, το τμήμα υλικού αυτής της λύσης απαιτεί μόνο ένα συνηθισμένο λέιζερ ινών σε συνδυασμό με μια ταλαντευόμενη κεφαλή συγκόλλησης λέιζερ.
ταλάντευση ταλαντευόμενη κεφαλή συγκόλλησης
Υπάρχει ένας μηχανοκίνητος ανακλαστικός φακός μέσα στην κεφαλή συγκόλλησης, ο οποίος μπορεί να προγραμματιστεί για να ελέγχει την αιώρηση του λέιζερ σύμφωνα με τον σχεδιασμένο τύπο τροχιάς (συνήθως κυκλική, σχήματος S, σχήματος 8 κ.λπ.), το πλάτος και τη συχνότητα ταλάντευσης. Διαφορετικές παράμετροι αιώρησης μπορούν να κάνουν τη διατομή συγκόλλησης Διατίθεται σε διαφορετικά σχήματα και διαφορετικά μεγέθη.
Συγκολλήσεις που λαμβάνονται κάτω από διαφορετικές τροχιές αιώρησης
Η ταλαντευόμενη κεφαλή συγκόλλησης υψηλής συχνότητας οδηγείται από έναν γραμμικό κινητήρα για τη συγκόλληση κατά μήκος του κενού μεταξύ των τεμαχίων εργασίας. Ανάλογα με το πάχος του τοιχώματος του κελύφους της κυψέλης, επιλέγεται ο κατάλληλος τύπος τροχιάς αιώρησης και πλάτος. Κατά τη συγκόλληση, η στατική δέσμη λέιζερ θα σχηματίσει μόνο μια διατομή συγκόλλησης σε σχήμα V. Ωστόσο, καθοδηγούμενη από την ταλαντευόμενη κεφαλή συγκόλλησης, το σημείο της δέσμης ταλαντεύεται με υψηλή ταχύτητα στο εστιακό επίπεδο, σχηματίζοντας μια δυναμική και περιστρεφόμενη κλειδαρότρυπα συγκόλλησης, η οποία μπορεί να αποκτήσει μια κατάλληλη αναλογία βάθους προς πλάτος συγκόλλησης.
Η περιστρεφόμενη κλειδαρότρυπα συγκόλλησης αναδεύει τη συγκόλληση. Αφενός, βοηθά το αέριο να διαφύγει και μειώνει τους πόρους συγκόλλησης και έχει κάποια επίδραση στην επισκευή των οπών στο σημείο έκρηξης της συγκόλλησης (βλ. Εικόνα 12). Από την άλλη πλευρά, το μέταλλο συγκόλλησης θερμαίνεται και ψύχεται με τακτοποιημένο τρόπο. Η κυκλοφορία κάνει την επιφάνεια της συγκόλλησης να φαίνεται ένα κανονικό και τακτοποιημένο σχέδιο αλάτων ψαριού.
Σχηματισμός ραφής συγκόλλησης με ταλάντευση
Προσαρμοστικότητα των συγκολλήσεων στη μόλυνση του χρώματος κάτω από διαφορετικές παραμέτρους αιώρησης
Τα παραπάνω σημεία πληρούν τις τρεις βασικές απαιτήσεις ποιότητας για τη συγκόλληση υψηλής ταχύτητας του άνω καλύμματος. Αυτή η λύση έχει άλλα πλεονεκτήματα:
① Δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος της ισχύος λέιζερ εγχέεται στη δυναμική κλειδαρότρυπα, το εξωτερικό διάσπαρτο λέιζερ μειώνεται, επομένως απαιτείται μόνο μικρότερη ισχύς λέιζερ και η είσοδος θερμότητας συγκόλλησης είναι σχετικά χαμηλή (30% μικρότερη από τη σύνθετη συγκόλληση), γεγονός που μειώνει τον εξοπλισμό απώλεια και απώλεια ενέργειας?
② Η μέθοδος συγκόλλησης με ταλάντευση έχει υψηλή προσαρμοστικότητα στην ποιότητα συναρμολόγησης των τεμαχίων εργασίας και μειώνει τα ελαττώματα που προκαλούνται από προβλήματα όπως τα βήματα συναρμολόγησης.
③Η μέθοδος συγκόλλησης με ταλάντευση έχει ισχυρή επίδραση επισκευής στις οπές συγκόλλησης και ο ρυθμός απόδοσης της χρήσης αυτής της μεθόδου για την επισκευή των οπών συγκόλλησης πυρήνα της μπαταρίας είναι εξαιρετικά υψηλός.
④Το σύστημα είναι απλό και ο εντοπισμός σφαλμάτων και η συντήρηση του εξοπλισμού είναι απλοί.
3. Η εποχή 3.0 της τεχνολογίας συγκόλλησης με λέιζερ κορυφαίου καλύμματος
Ταχύτητα συγκόλλησης 300mm/s
Καθώς οι νέες επιδοτήσεις ενέργειας συνεχίζουν να μειώνονται, σχεδόν ολόκληρη η βιομηχανική αλυσίδα της βιομηχανίας κατασκευής μπαταριών έχει πέσει στην κόκκινη θάλασσα. Ο κλάδος έχει επίσης εισέλθει σε μια περίοδο ανασχηματισμού και το ποσοστό των κορυφαίων εταιρειών με κλίμακα και τεχνολογικά πλεονεκτήματα έχει αυξηθεί περαιτέρω. Αλλά ταυτόχρονα, «η βελτίωση της ποιότητας, η μείωση του κόστους και η αύξηση της αποτελεσματικότητας» θα γίνει το κύριο θέμα πολλών εταιρειών.
Στην περίοδο των χαμηλών ή μη επιδοτήσεων, μόνο με την επίτευξη επαναληπτικών αναβαθμίσεων της τεχνολογίας, την επίτευξη υψηλότερης απόδοσης παραγωγής, τη μείωση του κόστους κατασκευής μιας μπαταρίας και τη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων μπορούμε να έχουμε επιπλέον πιθανότητες να κερδίσουμε στον ανταγωνισμό.
Η Han's Laser συνεχίζει να επενδύει στην έρευνα για την τεχνολογία συγκόλλησης υψηλής ταχύτητας για τα επάνω καλύμματα κυψελών μπαταρίας. Εκτός από τις διάφορες μεθόδους διεργασίας που εισήχθησαν παραπάνω, μελετά επίσης προηγμένες τεχνολογίες όπως η τεχνολογία δακτυλιοειδούς συγκόλλησης με λέιζερ και η τεχνολογία συγκόλλησης με γαλβανόμετρο με λέιζερ για τα επάνω καλύμματα κυψελών μπαταρίας.
Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η απόδοση της παραγωγής, εξερευνήστε την τεχνολογία συγκόλλησης άνω καλύμματος στα 300 mm/s και υψηλότερη ταχύτητα. Η Han's Laser μελέτησε τη σάρωση σφράγισης συγκόλλησης με λέιζερ γαλβανομέτρου το 2017-2018, ξεπερνώντας τις τεχνικές δυσκολίες της δύσκολης προστασίας αερίου του τεμαχίου εργασίας κατά τη συγκόλληση με γαλβανόμετρο και την κακή επίδραση σχηματισμού επιφάνειας συγκόλλησης και επιτυγχάνοντας 400-500 mm/sσυγκόλληση με λέιζερτου επάνω καλύμματος του κελιού. Η συγκόλληση διαρκεί μόνο 1 δευτερόλεπτο για μια μπαταρία 26148.
Ωστόσο, λόγω της υψηλής απόδοσης, είναι εξαιρετικά δύσκολο να αναπτυχθεί εξοπλισμός υποστήριξης που ταιριάζει με την απόδοση και το κόστος του εξοπλισμού είναι υψηλό. Ως εκ τούτου, δεν πραγματοποιήθηκε περαιτέρω ανάπτυξη εμπορικών εφαρμογών για αυτήν τη λύση.
Με την περαιτέρω ανάπτυξη τουλέιζερ ινώντεχνολογίας, κυκλοφόρησαν νέα λέιζερ υψηλής ισχύος με ίνες που μπορούν να παράγουν άμεσα φωτεινά σημεία σε σχήμα δακτυλίου. Αυτός ο τύπος λέιζερ μπορεί να εξάγει σημεία δακτυλίου λέιζερ μέσω ειδικών πολυστρωματικών οπτικών ινών και το σχήμα του σημείου και η κατανομή ισχύος μπορούν να ρυθμιστούν, όπως φαίνεται στο σχήμα
Συγκολλήσεις που λαμβάνονται κάτω από διαφορετικές τροχιές αιώρησης
Μέσω της ρύθμισης, η κατανομή της πυκνότητας ισχύος λέιζερ μπορεί να γίνει σε σχήμα spot-donut-tophat. Αυτός ο τύπος λέιζερ ονομάζεται Corona, όπως φαίνεται στο σχήμα.
Ρυθμιζόμενη δέσμη λέιζερ (αντίστοιχα: κεντρικό φως, κεντρικό φως + φως δακτυλίου, φως δακτυλίου, δύο φώτα δακτυλίου)
Το 2018, δοκιμάστηκε η εφαρμογή πολλαπλών λέιζερ αυτού του τύπου στη συγκόλληση καλυμμάτων άνω κυψελών μπαταριών κελύφους αλουμινίου και με βάση το λέιζερ Corona, ξεκίνησε η έρευνα για τη λύση τεχνολογίας 3.0 για τη συγκόλληση με λέιζερ των επάνω καλυμμάτων κυψελών μπαταρίας. Όταν το λέιζερ Corona εκτελεί έξοδο σε λειτουργία δακτυλίου σημείου, τα χαρακτηριστικά κατανομής πυκνότητας ισχύος της δέσμης εξόδου του είναι παρόμοια με τη σύνθετη έξοδο ενός λέιζερ ημιαγωγών + ινών.
Κατά τη διαδικασία συγκόλλησης, το κεντρικό φως με υψηλή πυκνότητα ισχύος σχηματίζει μια κλειδαρότρυπα για συγκόλληση βαθιάς διείσδυσης για να επιτευχθεί επαρκής διείσδυση συγκόλλησης (παρόμοια με την έξοδο του λέιζερ ινών στο υβριδικό διάλυμα συγκόλλησης) και το φως δακτυλίου παρέχει μεγαλύτερη είσοδο θερμότητας. μεγεθύνετε την κλειδαρότρυπα, μειώστε την πρόσκρουση των μεταλλικών ατμών και του πλάσματος στο υγρό μέταλλο στην άκρη της κλειδαρότρυπας, μειώστε το προκύπτον πιτσίλισμα μετάλλου και αυξήστε τον χρόνο θερμικού κύκλου της συγκόλλησης, βοηθώντας το αέριο στη λιωμένη λίμνη να διαφύγει για λίγο μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, βελτιώνοντας τη σταθερότητα των διαδικασιών συγκόλλησης υψηλής ταχύτητας (παρόμοια με την απόδοση των λέιζερ ημιαγωγών σε υβριδικά διαλύματα συγκόλλησης).
Στη δοκιμή, συγκολλήσαμε μπαταρίες κελύφους λεπτού τοιχώματος και διαπιστώσαμε ότι η συνοχή του μεγέθους της συγκόλλησης ήταν καλή και η ικανότητα διεργασίας CPK ήταν καλή, όπως φαίνεται στο Σχήμα 18.
Εμφάνιση συγκόλλησης άνω καλύμματος μπαταρίας με πάχος τοιχώματος 0,8mm (ταχύτητα συγκόλλησης 300mm/s)
Από πλευράς υλικού, σε αντίθεση με την υβριδική λύση συγκόλλησης, αυτή η λύση είναι απλή και δεν απαιτεί δύο λέιζερ ή ειδική υβριδική κεφαλή συγκόλλησης. Απαιτεί μόνο μια κοινή συνηθισμένη κεφαλή συγκόλλησης με λέιζερ υψηλής ισχύος (καθώς μόνο μία οπτική ίνα εξάγει ένα λέιζερ μονού μήκους κύματος, η δομή του φακού είναι απλή, δεν απαιτείται προσαρμογή και η απώλεια ισχύος είναι μικρή), καθιστώντας εύκολο τον εντοπισμό σφαλμάτων και τη συντήρηση , και η σταθερότητα του εξοπλισμού βελτιώνεται σημαντικά.
Εκτός από το απλό σύστημα της λύσης υλικού και την ικανοποίηση των απαιτήσεων της διαδικασίας συγκόλλησης υψηλής ταχύτητας του επάνω καλύμματος της κυψέλης μπαταρίας, αυτή η λύση έχει και άλλα πλεονεκτήματα σε εφαρμογές διεργασιών.
Στη δοκιμή, συγκολλήσαμε το επάνω κάλυμμα της μπαταρίας με υψηλή ταχύτητα 300 mm/s και πετύχαμε καλά αποτελέσματα σχηματισμού ραφής συγκόλλησης. Επιπλέον, για κελύφη με διαφορετικά πάχη τοιχώματος 0,4, 0,6 και 0,8 mm, μόνο Με απλή ρύθμιση της λειτουργίας εξόδου λέιζερ, μπορεί να πραγματοποιηθεί καλή συγκόλληση. Ωστόσο, για λύσεις υβριδικής συγκόλλησης λέιζερ διπλού μήκους κύματος, είναι απαραίτητο να αλλάξετε την οπτική διαμόρφωση της κεφαλής συγκόλλησης ή του λέιζερ, γεγονός που θα επιφέρει μεγαλύτερο κόστος εξοπλισμού και κόστος χρόνου αποσφαλμάτωσης.
Ως εκ τούτου, το σημείο-δακτυλίου σημείοσυγκόλληση με λέιζερΗ λύση δεν μπορεί μόνο να επιτύχει συγκόλληση άνω καλύμματος εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας στα 300 mm/s και να βελτιώσει την απόδοση παραγωγής των μπαταριών ισχύος. Για εταιρείες κατασκευής μπαταριών που χρειάζονται συχνές αλλαγές μοντέλων, αυτή η λύση μπορεί επίσης να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα του εξοπλισμού και των προϊόντων. συμβατότητα, συντόμευση της αλλαγής μοντέλου και του χρόνου εντοπισμού σφαλμάτων.
Εμφάνιση συγκόλλησης άνω καλύμματος μπαταρίας με πάχος τοιχώματος 0,4mm (ταχύτητα συγκόλλησης 300mm/s)
Εμφάνιση συγκόλλησης άνω καλύμματος μπαταρίας με πάχος τοιχώματος 0,6mm (ταχύτητα συγκόλλησης 300mm/s)
Corona Laser Weld Penetration for Thin-Wall Cell Welding – Δυνατότητες διεργασίας
Εκτός από το λέιζερ Corona που αναφέρθηκε παραπάνω, τα λέιζερ AMB και τα λέιζερ ARM έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά οπτικής εξόδου και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση προβλημάτων όπως η βελτίωση του πιτσιλίσματος συγκόλλησης με λέιζερ, η βελτίωση της ποιότητας της επιφάνειας συγκόλλησης και η βελτίωση της σταθερότητας συγκόλλησης υψηλής ταχύτητας.
4. Περίληψη
Οι διάφορες λύσεις που αναφέρονται παραπάνω χρησιμοποιούνται όλες στην πραγματική παραγωγή από εγχώριες και ξένες εταιρείες κατασκευής μπαταριών λιθίου. Λόγω του διαφορετικού χρόνου παραγωγής και του διαφορετικού τεχνικού υπόβαθρου, διαφορετικές λύσεις διεργασιών χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία, αλλά οι εταιρείες έχουν υψηλότερες απαιτήσεις για αποτελεσματικότητα και ποιότητα. Βελτιώνεται συνεχώς και περισσότερες νέες τεχνολογίες θα εφαρμοστούν σύντομα από εταιρείες που βρίσκονται στην πρώτη γραμμή της τεχνολογίας.
Η βιομηχανία νέων ενεργειακών μπαταριών της Κίνας ξεκίνησε σχετικά αργά και αναπτύχθηκε ταχέως με γνώμονα τις εθνικές πολιτικές. Οι σχετικές τεχνολογίες συνέχισαν να προοδεύουν με τις κοινές προσπάθειες ολόκληρης της βιομηχανικής αλυσίδας και έχουν μειώσει πλήρως το χάσμα με εξαιρετικές διεθνείς εταιρείες. Ως εγχώριος κατασκευαστής εξοπλισμού μπαταριών λιθίου, η Maven διερευνά επίσης συνεχώς τους δικούς της τομείς πλεονεκτημάτων, βοηθώντας τις επαναληπτικές αναβαθμίσεις του εξοπλισμού πακέτων μπαταριών και παρέχοντας καλύτερες λύσεις για την αυτοματοποιημένη παραγωγή νέων πακέτων μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-19-2023
