Kimpalan laser: halangan proses tinggi, teknologi bateri baharu seperti silinder besar yang menarik volum kimpalan ke bahagian atas
Teknologi laser digunakan dalam pemotongan, pembersihan, kimpalan dan pengekodan bateri litium kerana kecekapan tinggi, fleksibiliti, kebolehpercayaan dan kestabilan, kehilangan bahan kimpalan yang rendah, automasi dan keselamatan yang tinggi. Didorong oleh sokongan kuat dasar negara dan promosi dan penggunaan kenderaan tenaga baharu yang dipercepatkan, permintaan untuk bateri kuasa automotif di China telah meningkat dengan ketara. Dalam tiga komponen teras kenderaan tenaga baru bateri, motor, kawalan elektrik, komponen teras bateri litium kuasa dalam kos kenderaan menyumbang bahagian yang tinggi, tetapi juga secara langsung menentukan julat kenderaan. Pengeluaran bateri litium terdiri daripada satu siri proses, yang dibahagikan kepada tiga bahagian utama: pembuatan elektrod, pengeluaran sel dan pemasangan bateri. Kualiti bateri litium secara langsung menentukan prestasi kenderaan tenaga baharu dan oleh itu memerlukan ketepatan tertinggi dalam proses pembuatannya. Teknologi laser, sebagai alat pembuatan "ringan", digunakan dalam proses pemotongan, pembersihan, kimpalan dan pengekodan komponen bateri litium, kerana kecekapan dan ketepatannya yang tinggi, fleksibiliti, kebolehpercayaan dan kestabilan, kehilangan bahan kimpalan yang rendah, automasi. dan keselamatan.
2. Kimpalan laser: halangan proses tinggi, teknologi bateri baharu seperti silinder besar yang menarik volum kimpalan ke bahagian atas
2.1 Prinsip: Untuk menjamin keselamatan bateri, kualiti kimpalan bergantung pada kawalan tenaga laser dan parameter proses.
Kimpalan laser mempunyai banyak kelebihan seperti lebur dalam, kelajuan tinggi dan herotan rendah, yang boleh meningkatkan keselamatan bateri kuasa dengan ketara. Sebagai teknologi kimpalan moden, kimpalan laser mempunyai kelebihan lebur dalam, kelajuan tinggi, ubah bentuk rendah, keperluan rendah untuk persekitaran kimpalan, ketumpatan kuasa tinggi, tidak terjejas oleh medan magnet, tidak terhad kepada bahan konduktif, tidak memerlukan keadaan kerja vakum dan tidak menghasilkan sinar-X semasa proses kimpalan, dsb. Ia digunakan secara meluas dalam bidang pembuatan ketepatan tinggi, terutamanya dalam kenderaan tenaga baharu dan industri bateri kuasa. Bahagian kimpalan bateri kuasa adalah banyak, sukar dan memerlukan ketepatan yang tinggi. Pengeluar bateri kuasa juga mempunyai keperluan yang tinggi untuk automasi, keselamatan, ketepatan dan kecekapan pemprosesan peralatan pengeluaran bateri. Kelebihan unik teknologi kimpalan laser boleh meningkatkan keselamatan, kebolehpercayaan dan konsistensi bateri dengan ketara, mengurangkan kos dan memanjangkan hayat perkhidmatan, menjadikannya pilihan optimum untuk pengeluar bateri kuasa.
Elemen teras utama yang menentukan kualiti kimpalan laser ialah kawalan tenaga laser dan teknologi proses kimpalan. Kawalan tenaga laser: ①Oleh kerana bahan yang akan dikimpal mempunyai kadar penyerapan yang berbeza untuk panjang gelombang cahaya laser yang berbeza (yang boleh berbeza dari 5 peratus hingga 50 peratus ), pilihan sumber laser boleh membuat semua perbezaan. Untuk menghantar pancaran laser kimpalan yang seragam dan stabil ke bahagian yang dikimpal, kuasa keluaran laser perlu konsisten atau dikawal dengan tepat. Kuasa yang terlalu rendah akan menyebabkan pencairan kimpalan yang tidak mencukupi dan menjejaskan kualiti kimpalan, kuasa yang terlalu tinggi atau turun naik naik dan turun akan membawa kepada percikan, keliangan dan kesan lain yang tidak diingini. Oleh itu, kawalan sumber laser menjadi salah satu teknologi paling kritikal untuk kimpalan laser.
②Kesan kimpalan laser adalah kompleks, berkaitan dengan berpuluh-puluh faktor seperti panjang gelombang laser, ketumpatan kuasa, masa kimpalan, sudut kepala kimpalan, jarak fokus, kadar penyerapan laser dan kebersihan kimpalan, ketebalan dan kekonduksian terma kimpalan, jenis dan aliran gas pelindung. Oleh itu, teknologi kimpalan laser juga merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kualiti kimpalan, memerlukan juruteknik proses kimpalan laser untuk terus meneroka ringkasan, hanya tempoh pengumpulan eksperimen yang panjang boleh memperoleh hasil kimpalan yang baik.
Mengikut prinsip kerja kimpalan boleh dibahagikan kepada lima jenis, bergantung kepada keperluan permohonan kaedah kimpalan yang berbeza dipilih untuk mencapai hasil yang terbaik. Bergantung pada prinsip operasi, kimpalan laser boleh dibahagikan kepada lima kategori: kimpalan pengaliran haba, kimpalan gabungan dalam, kimpalan komposit, pateri laser dan kimpalan pengaliran laser. Bergantung pada pelanggan dan aplikasi pemprosesan, kaedah kimpalan yang sesuai dipilih untuk mencapai hasil kimpalan yang terbaik.
2.2 Status permohonan: pembuatan teras, kimpalan PACK bernilai kira-kira 10-30 juta/GWj
Kimpalan laser digunakan dalam penghasilan sel kuasa dalam proses pembuatan sel dan dalam proses PACK bateri. Dalam pengeluaran sel kuasa, segmen utama yang menggunakan kimpalan laser termasuk: ①Pertengahan proses: kimpalan lug (termasuk pra-kimpalan), kimpalan titik jalur tiang, pra-kimpalan teras ke dalam cangkerang, pengedap kimpalan bahagian atas penutup kulit luar, pengedap pengedap port suntikan cecair, dsb. ②Pasca proses: termasuk kimpalan bahagian sambungan dalam modul PACK bateri dan kimpalan injap kalis letupan pada penutup di belakang modul, dsb. Jumlah nilai pra-kimpalan ialah kira-kira 10-30 juta Yuan/GWj. Peralatan kimpalan laser dalam pengeluar bateri kuasa untuk melabur dalam kira-kira 5-15 peratus, menurut pelaburan peralatan GWh tunggal bateri kuasa kira-kira 200 juta yuan, peralatan kimpalan laser bateri kuasa semasa pelaburan GWh tunggal dalam 10 juta yuan hingga 30 juta yuan.
2.3 Permintaan: Kilang semikonduktor mengembangkan perbelanjaan modal di tengah-tengah "kekurangan teras" global, ledakan peralatan terus meningkat
4680 Silinder besar mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk proses laser, dan volum kimpalan dijangka meningkat berbanding sel persegi dan silinder kecil. Sel 4680 memerlukan proses laser yang lebih mencabar dan bentuk lug yang tidak terkawal adalah proses yang sukar. Bateri 4680 menggunakan proses lug penuh, memecahkan acuan bateri tradisional dengan satu lug positif dan satu negatif, yang terdedah kepada litar pintas, dan dihasilkan dengan dua bahagian tertutup, yang merupakan halangan utama kepada penembusan elektrolit, dan beberapa lug sukar dilipat dengan kemas dan memerlukan proses laser yang lebih tinggi. 4680 Kimpalan laser sel silinder besar telah meningkat dari segi proses kimpalan dan peralatan kimpalan yang diperlukan masing-masing berbanding sel persegi dan sel silinder kecil. Berbanding dengan sel persegi, proses kimpalan laser untuk lug penuh silinder besar ditingkatkan daripada 5 kepada 7 pas. Dari segi sel silinder kecil, talian GWh tunggal mempunyai 5 mesin kimpalan tambahan berbanding dengan talian sel 18650 dan 21700. Digabungkan dengan perkara di atas, kami percaya bahawa permintaan untuk kimpalan laser sebanyak 4680 silinder besar dijangka meningkat berbanding dengan sel persegi dan silinder kecil.
Teknologi pautan kimpalan lain: untuk menyelesaikan masalah kimpalan logam yang tidak serupa, seperti PACK bateri dalam kimpalan busbar dijangka digantikan dengan kimpalan laser, kami menilai bahawa, apabila proses kimpalan laser terus meningkat, penembusan kimpalan laser dijangka untuk bergerak ke atas. Contohnya ialah pematerian logam heterogen Al/Cu bagi busbar dalam modul/PACK sel belakang sel persegi. ①Penyerapan cahaya rendah Al dan Cu dan kecenderungan untuk menghasilkan sebatian logam yang sangat rapuh adalah kesukaran Al/Cu: kimpalan laser bagi logam Al/Cu berbeza mempunyai beberapa had yang mencabar kerana sifat fizikal bahan Al dan Cu yang sangat berbeza. Salah satu cabaran utama ialah penyerapan rendah Al pada panjang gelombang laser 1um dan juga penyerapan Cu yang lebih rendah; satu lagi ialah sifat metalurgi aloi Al-Cu, iaitu sebatian logam yang sangat rapuh boleh menyebabkan pembentukan retak. Fasa antara logam dengan kandungan Cu sebanyak 50-80 peratus mungkin terbentuk.
Kimpalan busbar masih bukan penyelesaian kepada masalah sebatian rapuh, tetapi kimpalan laser adalah arah yang mungkin. Oleh kerana pembentukan mudah sebatian rapuh antara tembaga dan aluminium selepas kimpalan laser, yang tidak dapat memenuhi keperluan penggunaan, biasanya menggunakan kimpalan ultrasonik di luar, tembaga dan tembaga, aluminium dan aluminium biasanya digunakan untuk kimpalan laser. Pada masa yang sama, kadar pemindahan haba yang tinggi bagi kedua-dua kuprum dan aluminium, pemantulan laser yang tinggi dan ketebalan yang agak besar bagi bahagian penyambung memerlukan laser kuasa tinggi untuk mencapai kimpalan. Melalui sembilan parameter dan kaedah eksperimen pelarasan yang berbeza, di mana tujuh daripadanya mempunyai keuntungan yang berbeza, kami percaya bahawa, dengan kemajuan berterusan proses laser pada masa hadapan, masalah kimpalan laser Al/Cu bagi bar bas dijangka dapat diselesaikan, dan kimpalan laser adalah arah yang paling mungkin.
