Det rimliga urvalet av svetsmetoder och processer under tillverkningsprocessen av kraftlitiumbatterier kommer direkt att påverka batteriets kostnad, kvalitet, säkerhet och konsistens.
1. Lasersvetsprincip
Fiberlasersvetsmaskin använder laserstrålens utmärkta riktningsförmåga och höga effekttäthet för att fungera. Laserstrålen fokuseras på ett litet område genom det optiska systemet och bildar snabbt en högkoncentrerad värmekälla i det svetsade området. område, så att föremålet som ska svetsas smälter och bildar en stark svetspunkt och svetsfog.
Fiberlasersvetsmaskin
2. Lasersvetstyp
Värmeledningssvetsning och djup penetrationssvetsning
Lasereffekttätheten är 105~106w/㎝² för att bilda laservärmeledningssvetsning, och lasereffekttätheten är 105~106w/㎝² för att bilda lasersvetsning med djup penetration.
Penetration och sömsvetsning
Penetreringssvetsning: anslutningsstycket behöver inte stansas, och bearbetningen är relativt enkel. Penetreringssvetsning kräver en kraftfullare lasersvetsare. Penetrationsdjupet för penetrationssvetsning är lägre än för sömsvetsning, och dess tillförlitlighet är relativt dålig.
Jämfört med penetreringssvetsning kräver sömsvetsning en mindre kraftlasersvetsare. Inträngningsdjupet för sömsvetsning är högre än för penetrationssvetsning, och dess tillförlitlighet är relativt god. Dock måste anslutningsstycket vara stansat, vilket är relativt svårt att bearbeta.
Pulsvetsning och kontinuerlig svetsning
1) Pulslägessvetsning
Lämpliga svetsvågformer bör väljas under lasersvetsning. Vanligt använda pulsvågformer inkluderar fyrkants-, topp-, dubbeltoppvågor etc. Aluminiumlegeringsytans reflektionsförmåga mot ljus är för hög. När en högintensiv laserstråle träffar materialytan kommer metallytan att förlora 60 %-98 % av laserenergin på grund av reflektion, och reflektionsförmågan ändras med yttemperaturen. Generellt är det bäst att välja spetsiga och dubbeltoppade vågor vid svetsning av aluminiumlegeringar. Pulsbredden för den långsamma delen bakom denna typ av svetsvågform är längre, vilket effektivt kan minska förekomsten av porer och sprickor.
Pulslasersvetsprover
På grund av den höga reflektionsförmågan hos aluminiumlegering till laser, för att förhindra att laserstrålen faller vertikalt in och orsakar vertikal reflektion och skadar laserfokuseringsspegeln, avböjs svetshuvudet vanligtvis i en viss vinkel under svetsprocessen. Diametern på lödfogen och diametern på den effektiva fogytan ökar med ökningen av laserlutningsvinkeln. När laserlutningsvinkeln är 40 grader erhålls den största lödfogen och effektiva fogytan. Svetspunktens penetration och effektiva penetration minskar med laserlutningsvinkeln. När den är större än 60 sjunker den effektiva svetspenetrationen till noll. Genom att luta svetsfogen till en viss vinkel kan därför svetsinträngningsdjupet och -bredden ökas på lämpligt sätt.
Dessutom, under svetsning, med svetssömmen som gräns, behöver 65 % av lasersvetspunktens partiella täckplåt och 35 % av skalet svetsas, vilket effektivt kan minska explosioner orsakade av lockstängningsproblem.
2) Kontinuerlig svetsning
Eftersom uppvärmningsprocessen för kontinuerlig lasersvetsning är till skillnad från plötslig kylning och uppvärmning av pulsmaskiner, är tendensen till sprickor under svetsning inte särskilt uppenbar. Kontinuerlig lasersvetsning används för att förbättra kvaliteten på svetsen. Svetsytan är slät och likformig, utan stänk, inga defekter och inga defekter inuti svetsen. Inga sprickor hittades. Vid svetsning av aluminiumlegeringar är fördelarna med kontinuerlig laser uppenbara. Jämfört med traditionella svetsmetoder är produktionseffektiviteten hög och ingen trådfyllning krävs. Jämfört med pulslasersvetsning kan den lösa de defekter som uppstår efter svetsning, såsom sprickor, porositet, stänk etc. säkerställa att aluminiumlegeringen har goda mekaniska egenskaper efter svetsning; det blir inga bucklor efter svetsning och mängden polering och polering efter svetsning minskar, vilket sparar produktionskostnader. Men eftersom punkten för den kontinuerliga lasern är relativt liten, är monteringsnoggrannheten för arbetsstycket inte hög. Kraven är högre.
3. Fördelar med lasersvetsning
Den automatiska CNC-lasersvetsmaskinen med en fiberlasergenerator har koncentrerad energi, hög svetseffektivitet, hög bearbetningsprecision och ett stort svetsdjup-till-breddförhållande. Laserstrålen är lätt att fokusera, rikta in och styra med optiska instrument. Den kan placeras på lämpligt avstånd från arbetsstycket och omdirigeras mellan fixturer eller hinder runt det. Andra svetsmetoder kan inte användas på grund av ovan nämnda utrymmesbegränsningar.
Värmetillförseln är liten, den värmepåverkade zonen är liten och arbetsstyckets restspänning och deformation är liten; svetsenergin kan kontrolleras exakt, svetseffekten är stabil och svetsutseendet är bra;
Beröringsfri svetsning, optisk fiberöverföring, god tillgänglighet och hög grad av automatisering. Det finns inga återsmältningsproblem som bågsvetsning vid svetsning av tunna material eller trådar med fin diameter. Eftersom cellerna som används i kraftlitiumbatterier följer principen att vara lätta, är de vanligtvis gjorda av lättare aluminium och görs tunnare. I allmänhet krävs att skalet, locket och botten är mindre än 1,0 mm. De nuvarande basmaterialen från vanliga tillverkare har en tjocklek på cirka 0,8 mm.
Den kan ge höghållfast svetsning för olika materialkombinationer, speciellt vid svetsning av koppar och aluminium. Detta är också den enda tekniken för att löda elektropläterat nickel till kopparmaterial.
4. Svårigheter i lasersvetsningsprocessen
För närvarande står batteriskal av aluminiumlegering för över 90 % av hela litiumbatteriet. Svetsningssvårigheten ligger i den extremt höga reflektionsförmågan hos aluminiumlegering till laser och den höga känsligheten hos porerna under svetsning. Vissa problem och defekter kommer oundvikligen att uppstå under svetsning, av vilka de viktigaste är porer, heta sprickor och explosioner.
Porer är benägna att uppstå under lasersvetsningsprocessen av aluminiumlegering. Två huvudtyper är väteporer och porer som orsakas av bubblor. Eftersom kylningshastigheten för lasersvetsning är för hög är problemet med vätehål allvarligare, och ytterligare en typ av hål uppstår på grund av kollapsen av små hål i lasersvetsning.
Termisk sprickbildning problem. Aluminiumlegering är en typisk eutektisk legering. Det är benäget att få heta sprickor under svetsning, inklusive svetskristallsprickor och HAZ-vätskesprickor. På grund av komponentsegregering i svetsområdet kommer eutektisk segregation och korngränssmältning att inträffa. Under påfrestning kommer flytande sprickor att bildas vid korngränserna, vilket minskar prestandan hos svetsfogar.
Explosionsproblem (även känt som stänk). Många faktorer orsakar explosioner, såsom materialets renhet, själva materialets renhet, materialets egenskaper etc. Det avgörande är laserns stabilitet. Skalytan utbuktar, porer och inre bubblor. Det främsta skälet är att fiberkärnans diameter är för liten eller att laserenergiinställningen är för hög. Det är inte så att ju bättre strålkvalitet desto bättre svetseffekt, som vissa leverantörer av laserutrustning främjade. God balkkvalitet är lämplig för superpositionssvetsning med större inträngningsdjup. Att hitta rätt processparametrar är nyckeln till att lösa problemet.
Andra svårigheter
Svetsning av mjukt packade flikar kräver höga svetsverktyg. Flikarna måste pressas fast för att säkerställa svetsgapet. Den kan realisera höghastighetssvetsning av komplexa banor som S-formade och spiralformer, vilket ökar svetsens fogarea och stärker svetshållfastheten.
Svetsning av cylindriska batterikärnor används huvudsakligen för att tillverka den positiva elektroden. Eftersom skalet på den negativa elektroden är tunt är det mycket lätt att svetsa igenom. Till exempel använder vissa tillverkare för närvarande en svetsfri process för den negativa elektroden, medan lasersvetsning används för den positiva elektroden.
Polerna eller anslutningsdelarna är tjockt nedsmutsade när den fyrkantiga batterikombinationen svetsas. När anslutningsdelarna svetsas sönderdelas föroreningarna och bildar lätt svetsexplosionspunkter och hål. Batterier med tunna poler och plast- eller keramiska konstruktionsdelar under är lätta att svetsa. ha på sig. När stolpen är liten är det lätt att svetsa till den grad att plasten bränns och bildar en explosionspunkt. Använd inte anslutningsark med flera lager. Hål mellan lagren gör det svårt att svetsa fast dem.
Den viktigaste processen i svetsprocessen av fyrkantiga batterier är förpackningen av skallocket, uppdelat i svetsningen av topplocket och bottenlocket enligt de olika positionerna. Eftersom batterierna de producerar är små använder vissa tillverkare en djupdragningsprocess för att tillverka batteriskalet och behöver bara svetsa topplocket.
5. Faktorer som påverkar svetskvaliteten
Lasersvetsning är för närvarande en viktig metod som rekommenderas för avancerad batterisvetsning. Lasersvetsning är en process där en högenergilaserstråle bestrålar arbetsstycket, vilket gör att arbetstemperaturen stiger kraftigt, smälter arbetsstycket och återansluter för att bilda en permanent anslutning. Skjuvhållfastheten och rivhållfastheten vid lasersvetsning är relativt god. Konduktiviteten, styrkan, lufttätheten, metallutmattningen och korrosionsbeständigheten för batterisvetsning är typiska svetsningar.
kvalitetsutvärderingskriterier
Många faktorer påverkar kvaliteten på lasersvetsning. Vissa av dem är extremt flyktiga och har betydande instabilitet. Hur kan dessa parametrar ställas in och kontrolleras korrekt inom ett lämpligt område under höghastighets- och kontinuerlig lasersvetsning för att säkerställa svetskvaliteten? Tillförlitligheten och stabiliteten av svetssömsbildning är viktiga frågor relaterade till det praktiska och industrialiseringen av lasersvetsteknik. De viktiga faktorerna som påverkar kvaliteten på lasersvetsning är indelade i tre aspekter: svetsutrustning, arbetsstyckets tillstånd och processparametrar.
Acey New Energy är en professionell leverantör som specialiserar sig på monteringsmaskiner för litiumbatterier, såsom batterikapacitetsgraderingsmaskiner, batteriisoleringspappersstickmaskiner, batterisorteringsmaskiner, BMS-testare, batteripunktsvetsmaskiner, lasersvetsmaskiner, ultraljudstrådbindningsmaskiner, batteri omfattande testare, batteriladdnings- och urladdnings-åldringstestare, etc. Vi tillhandahåller en enda lösning för monteringslinjer för batteripaket. Om du är intresserad får du gärna kontakta oss.
