Dengan peningkatan dalam jualan kenderaan tenaga baharu, kapasiti terpasang bateri kuasa juga berkembang pesat. Data menunjukkan bahawa pada 2021 jualan kenderaan tenaga baharu China sebanyak 3.521 juta unit, peningkatan sebanyak 157.5 peratus ; kapasiti terpasang bateri kuasa mencapai 154.5GWj, peningkatan sebanyak 142.8 peratus . Perusahaan pembuatan bateri perlu mengembangkan kapasiti pengeluaran, ahli akademik Ouyang Minggao dalam kenderaan elektrik 100 pakar berkata bahawa menjelang 2025 kapasiti pengeluaran bateri kuasa China akan mencapai 3,000 GWj. Dalam proses pembuatan bateri kuasa, kos rendah, berkualiti tinggi dan kecekapan tinggi adalah mengejar tiga matlamat utama perusahaan pembuatan, oleh itu, untuk mencapai tiga matlamat proses teknikal dan peralatan pintar sangat digemari oleh pengeluar bateri.
Bateri kuasa juga merupakan sistem yang kompleks, daripada sel, modul bateri, pek bateri, melalui proses pembuatan, dan akhirnya dipasang ke dalam sistem bateri kuasa keseluruhan. Antaranya, sambungan bahan ke bahan, modul ke modul, dan struktur pek bateri melibatkan proses kimpalan yang sangat menuntut - kimpalan laser.
Proses pembuatan bateri kuasa kaedah kimpalan dan proses pilihan yang munasabah, secara langsung akan menjejaskan kos bateri, kualiti, keselamatan dan konsistensi bateri. Langkah seterusnya ialah mengatur kandungan kimpalan bateri kuasa.
Bateri kuasa aplikasi kimpalan biasa
Bateri kuasa dibahagikan kepada bateri segi empat sama, silinder dan pek lembut. Pada masa kini, dalam pengeluaran bateri kuasa, penggunaan pautan kimpalan laser terutamanya termasuk
Proses tengah: kimpalan lug tiang (termasuk pra-kimpalan), kimpalan titik jalur tiang, pra-kimpalan teras ke dalam cangkerang, pengedap kimpalan penutup atas cangkerang, pengedap pengedap port suntikan cecair, dan sebagainya. pada;
Proses saluran belakang: termasuk mengimpal tab penyambung apabila modul PACK bateri, dan mengimpal injap kalis letupan pada plat penutup selepas modul.
Kimpalan cangkerang bateri dan plat penutup
Cangkang dan penutup bateri kuasa memainkan peranan merangkum elektrolit dan bahan elektrod penyokong, menyediakan persekitaran yang stabil dan tertutup untuk penyimpanan dan pelepasan tenaga elektrik, dan kualiti kimpalannya secara langsung menentukan kekuatan pengedap dan tekanan bateri, sekali gus menjejaskan hayat dan prestasi keselamatan bateri. Cangkerang bateri terutamanya diperbuat daripada aloi aluminium Al3003, yang ketebalannya biasanya antara 0.6 dan 0.8 mm, dan biasanya dikimpal oleh laser denyut kuasa rendah. Sambungan antara kes dan penutup ditunjukkan dalam rajah. Masalah kualiti utama kimpalan laser di lokasi ini ialah ketidaksempurnaan, keliangan, dan pelamin, yang akan mengurangkan prestasi pengedap bateri.
Kimpalan Terminal Positif dan Negatif Bateri
Tiang bateri adalah bahagian hubungan positif dan negatif bateri, secara amnya, elektrod positif menggunakan aluminium, elektrod negatif menggunakan tembaga, fungsinya adalah untuk membiarkan tiang bateri melalui kimpalan sekeping penyambung, pembentukan litar siri dan selari, membentuk bateri modul.
Kimpalan meterai injap kalis letupan bateri
Injap kalis letupan ialah badan injap berdinding nipis pada plat pengedap bateri, apabila tekanan dalaman bateri melebihi nilai yang ditetapkan, badan injap kalis letupan mendahului dalam pecah dan pengudaraan, melepaskan tekanan dan mengelakkan bateri daripada pecah. Struktur injap kalis letupan adalah bijak, kebanyakannya dengan kimpalan laser yang kukuh dalam bentuk tertentu dua kepingan logam aluminium. Apabila tekanan di dalam bateri meningkat kepada nilai tertentu, kepingan aluminium pecah dari kedudukan alur yang direka, menghalang bateri daripada terus mengembang dan menyebabkan letupan. Oleh itu, proses ini pada keperluan proses kimpalan laser adalah sangat ketat, keperluan pengedap kimpalan, kawalan ketat input haba untuk memastikan bahawa nilai tekanan pemusnah kimpalan stabil dalam julat tertentu (biasanya dalam julat 0 .4 ~ 0.7MPa), terlalu besar atau terlalu kecil akan memberi kesan yang besar terhadap keselamatan bateri.
Kimpalan penyesuai bateri
Bahagian penyesuai dan sambungan fleksibel ialah komponen utama yang menyambungkan penutup bateri dengan sel bateri. Ia mesti mengambil kira keperluan arus lebihan, kekuatan dan percikan rendah bateri pada masa yang sama, jadi dalam proses kimpalan dengan plat penutup perlu mempunyai lebar kimpalan yang mencukupi, dan perlu memastikan bahawa tiada zarah jatuh pada elektrik sel untuk mengelakkan litar pintas bateri. Bagi bahan elektrod negatif, tembaga tergolong dalam kadar penyerapan rendah bahan reflektif tinggi, yang memerlukan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi untuk mengimpal, laser komposit cahaya biru terbaru Lianyin laser boleh menyelesaikan masalah proses tradisional seperti reflektif tinggi dan percikan.
Kimpalan tiang bateri
Tiang pada penutup bateri dibahagikan kepada sambungan dalaman dan luaran. Sambungan dalaman bateri ialah kimpalan antara lug tiang sel bateri dan tiang tiang plat penutup; sambungan luaran bateri ialah kimpalan tiang tiang bateri melalui bahagian penyambung untuk membentuk litar bersiri dan selari untuk membentuk modul bateri.
Masalah utama dengan kimpalan laser tiang bateri juga adalah kecacatan lubang pukulan, yang puncanya serupa dengan injap kalis letupan. Kimpalan tiang pada asasnya adalah permukaan mengawan antara penyesuai aluminium dan tiang, dan lubang pada blok aluminium hanya berdiameter kira-kira 6 mm, yang menjadikannya sangat mudah untuk kekotoran seperti minyak pengecap dan agen pembersih kekal di kawasan itu. . Ketumpatan tenaga laser yang tinggi menyebabkan lonjakan suhu dalam kimpalan, yang membawa kepada pengewapan cepat kekotoran yang tertinggal di tiang, yang menyebabkan gelembung keluar dan meninggalkan kolam lebur mengatasi ketegangan permukaan kolam lebur, mengakibatkan kecacatan lubang yang ditiup. Semasa proses ini, perubahan pantas dalam kuasa laser berdenyut meningkatkan lagi kecenderungan untuk membentuk lubang semburan. Oleh itu, sebagai tambahan kepada pembersihan pra-kimpalan intensif, lubang semburan juga boleh dikurangkan dengan mengoptimumkan variasi kuasa laser.
Modul Bateri Kuasa dan Kimpalan PACK
Modul bateri boleh difahami sebagai gabungan sel litium-ion yang disambungkan secara bersiri dan selari, dengan satu peranti pemantauan dan pengurusan bateri. Reka bentuk struktur modul bateri sering menentukan prestasi dan keselamatan pek bateri. Strukturnya mesti menyokong, membetulkan dan melindungi sel elektrik. Pada masa yang sama, bagaimana untuk memenuhi keperluan arus lebih, keseragaman semasa, bagaimana untuk memenuhi kawalan suhu sel bateri, dan sama ada terdapat keabnormalan yang serius boleh dipotong, untuk mengelakkan tindak balas berantai, dan lain-lain, akan menjadi standard. untuk menilai merit modul bateri.
Pada masa yang sama, disebabkan pemindahan haba tembaga dan aluminium adalah sangat cepat dan pemantulan yang sangat tinggi kepada laser, ketebalan bahagian penyambung agak besar, jadi perlu menggunakan laser kuasa yang lebih tinggi untuk dapat mencapai mengimpal.
Kesimpulan
Pada masa ini, masalah utama kimpalan laser dalam bateri kuasa adalah keliangan, retak, pengacuan yang lemah, lubang semburan dan kecacatan kimpalan lain. Kecacatan ini membawa kepada pengurangan kekuatan, pengedap dan kekonduksian pek bateri, yang membawa kepada beberapa siri masalah keselamatan seperti letupan bateri, kebocoran cecair dan penjanaan haba. Sebagai tindak balas kepada masalah ini, sebilangan besar kajian memberi tumpuan kepada pengoptimuman proses, dengan melaraskan kuasa kimpalan laser, lebar nadi, kelajuan kimpalan, jumlah nyahfokus dan parameter lain dapat mengurangkan kecacatan dengan berkesan.
Tidak sukar untuk melihat bahawa proses kimpalan bateri kuasa adalah kerja yang rumit, sebarang masalah kecil akan menjejaskan prestasi dan keselamatan bateri kuasa siap berikutnya. Oleh itu, bahan berkualiti tinggi dan peralatan kimpalan laser berkualiti tinggi adalah untuk memastikan kejayaan proses kimpalan adalah asas. Teknologi pintar yang diwakili oleh perancangan laluan kimpalan laser, pengecaman kimpalan, pengecaman kecacatan, pemantauan kualiti, dan lain-lain juga merupakan salah satu titik panas untuk penyelidikan masa depan. Diterjemah dengan www.DeepL.com/Translator (versi percuma)
