Lasersko zavarivanje: visoke procesne barijere, nove tehnologije baterija kao što su veliki cilindri koji povlače zapreminu zavarivanja nagore
Laserska tehnologija se koristi u rezanju, čišćenju, zavarivanju i kodiranju litijumskih baterija zbog svoje visoke efikasnosti, fleksibilnosti, pouzdanosti i stabilnosti, niskog gubitka materijala za zavarivanje, visoke automatizacije i sigurnosti. Vođena snažnom podrškom nacionalnih politika i ubrzanom promocijom i primjenom novih energetskih vozila, potražnja za akumulatorima za automobile u Kini je značajno porasla. U tri osnovne komponente nove energije vozila baterija, motor, električna kontrola, jezgra komponenta snage litijumske baterije u cijeni vozila čine veliki udio, ali i direktno određuju domet vozila. Proizvodnja litijumskih baterija sastoji se od niza procesa, koji su podeljeni u tri glavna dela: proizvodnja elektroda, proizvodnja ćelija i montaža baterija. Kvalitet litijumske baterije direktno određuje performanse novog energetskog vozila i stoga zahteva najveću preciznost u procesu proizvodnje. Laserska tehnologija, kao napredni "laki" proizvodni alat, koristi se u procesima rezanja, čišćenja, zavarivanja i kodiranja komponenti litijumskih baterija, zbog svoje visoke efikasnosti i preciznosti, fleksibilnosti, pouzdanosti i stabilnosti, niskog gubitka materijala za zavarivanje, automatizacije i sigurnost.
2. Lasersko zavarivanje: visoke procesne barijere, nove tehnologije baterija kao što su veliki cilindri koji povlače zapreminu zavarivanja nagore
2.1 Princip: Kako bi se zajamčila sigurnost baterije, kvalitet zavarivanja ovisi o kontroli laserske energije i parametrima procesa.
Lasersko zavarivanje ima mnoge prednosti poput dubokog topljenja, velike brzine i niske distorzije, što može značajno poboljšati sigurnost baterija. Kao moderna tehnologija zavarivanja, lasersko zavarivanje ima prednosti dubokog topljenja, velike brzine, niske deformacije, niskih zahtjeva za okolinu zavarivanja, velike gustine snage, nije pod utjecajem magnetskih polja, nije ograničeno na provodljive materijale, ne zahtijeva uslove rada u vakuumu. i ne proizvodi rendgenske zrake tokom procesa zavarivanja, itd. Široko se koristi u oblasti vrhunske precizne proizvodnje, posebno u industriji novih energetskih vozila i električnih baterija. Dijelovi za zavarivanje akumulatora su brojni, teški i zahtijevaju visoku preciznost. Proizvođači električnih baterija također imaju visoke zahtjeve za automatizaciju, sigurnost, preciznost i efikasnost obrade opreme za proizvodnju baterija. Jedinstvene prednosti tehnologije laserskog zavarivanja mogu značajno poboljšati sigurnost, pouzdanost i konzistentnost baterija, smanjiti troškove i produžiti vijek trajanja, što ga čini optimalnim izborom za proizvođače električnih baterija.
Glavni ključni elementi koji određuju kvalitetu laserskog zavarivanja su kontrola laserske energije i tehnologija procesa zavarivanja. Kontrola laserske energije: ①Kako materijal za zavarivanje ima različite stope apsorpcije za različite talasne dužine laserske svjetlosti (koja može varirati od 5 posto do 50 posto), izbor laserskog izvora može napraviti veliku razliku. Da bi se zavareni dio isporučio ujednačen i stabilan laserski snop za zavarivanje, izlazna snaga lasera mora biti dosljedna ili precizno kontrolirana. Preniska snaga će dovesti do nedovoljnog rastapanja zavarivanja i utjecati na kvalitetu zavarivanja, prevelika snaga ili fluktuacije gore i dolje će dovesti do prskanja, poroznosti i drugih neželjenih efekata. Stoga, kontrola laserskog izvora postaje jedna od najkritičnijih tehnologija za lasersko zavarivanje.
②Efekat laserskog zavarivanja je složen, povezan sa desetinama faktora kao što su talasna dužina lasera, gustina snage, vreme zavarivanja, ugao glave zavarivanja, fokusna udaljenost, brzina apsorpcije lasera i čistoća zavara, debljina i toplotna provodljivost šava, vrsta i protok zaštitnog gasa. Stoga je tehnologija laserskog zavarivanja također jedan od ključnih faktora koji utječu na kvalitetu zavarivanja, zahtijevajući od tehničara procesa laserskog zavarivanja da kontinuirano istražuju sažetak, samo dug period eksperimentalne akumulacije može postići dobre rezultate zavarivanja.
Prema principu rada zavarivanje se može podijeliti u pet tipova, ovisno o zahtjevima primjene, odabiru se različite metode zavarivanja kako bi se postigli najbolji rezultati. Ovisno o principu rada, lasersko zavarivanje se može podijeliti u pet kategorija: zavarivanje provodljivošću topline, zavarivanje dubinskim topljenjem, kompozitno zavarivanje, lasersko lemljenje i zavarivanje laserom. Ovisno o kupcu i primjeni obrade, odabire se odgovarajući način zavarivanja kako bi se postigli najbolji mogući rezultati zavarivanja.
2.2 Status aplikacije: proizvodnja jezgre, zavarivanje u paketu u vrijednosti od oko 10-30 miliona/GWh
Lasersko zavarivanje se koristi u proizvodnji energetskih ćelija u procesu proizvodnje ćelija i u procesu baterijskog pakovanja. U proizvodnji energetskih ćelija, glavni segmenti koji koriste lasersko zavarivanje uključuju: ①Srednji proces: zavarivanje ušica (uključujući predzavarivanje), točkasto zavarivanje stubnih traka, predzavarivanje jezgara u omotač, zavarivanje gornjeg dijela poklopac spoljašnjeg omotača, zavarivanje otvora za ubrizgavanje tečnosti, itd. ②Naknadni proces: uključujući zavarivanje priključnog komada u modulu baterijskog paketa i zavarivanje ventila otpornog na eksploziju na poklopcu iza modula, itd. Volumen vrijednosti prije zavarivanja je oko 10-30 miliona Yuana/GWh. Oprema za lasersko zavarivanje u proizvođače električnih baterija za ulaganje u oko 5-15 posto, prema ulaganju u opremu za jednu bateriju u GWh od oko 200 miliona juana, trenutno ulaganje u opremu za lasersko zavarivanje baterije za napajanje od 10 miliona do 30 miliona juana miliona juana.
2.3 Potražnja: Fabrike poluprovodnika povećavaju kapitalne izdatke usred globalnog "nestašice jezgre", bum opreme nastavlja uzlazno
4680 Veliki cilindri imaju veće zahtjeve za laserske procese, a očekuje se povećanje volumena zavarivanja u odnosu na kvadratne ćelije i male cilindre. Ćelija 4680 zahtijeva zahtjevniji laserski proces, a nekontrolirani oblik papučica je težak proces. Baterija 4680 koristi potpuni proces udubljenja, razbijajući kalup tradicionalne baterije s jednom pozitivnom i jednom negativnom ušom, koja je sklona kratkim spojevima, a proizvodi se s dva zatvorena dijela, što je velika prepreka prodiranju elektrolita, a više ušica je teško uredno sklopiti i zahtijevaju viši laserski proces. 4680 Lasersko zavarivanje velikih cilindričnih ćelija se povećalo u smislu procesa zavarivanja i potrebne opreme za zavarivanje u poređenju sa kvadratnim ćelijama i malim cilindričnim ćelijama. U poređenju sa kvadratnim ćelijama, proces laserskog zavarivanja za punu ušicu velikog cilindra je povećan sa 5 na 7 prolaza. Što se tiče malih cilindričnih ćelija, pojedinačna GWh linija ima 5 dodatnih aparata za zavarivanje u poređenju sa ćelijskim linijama 18650 i 21700. U kombinaciji sa gore navedenim, vjerujemo da se očekuje da će potražnja za laserskim zavarivanjem 4680 velikih cilindara rasti u odnosu na kvadratne ćelije i male cilindre.
Ostala tehnologija veza za zavarivanje: da bi se riješio problem zavarivanja različitih metala, kao što se očekuje da će se baterijski paket u zavarivanju sabirnica zamijeniti laserskim zavarivanjem, smatramo da se, kako proces laserskog zavarivanja nastavlja napredovati, očekuje prodiranje laserskog zavarivanja da krene gore. Primjer je Al/Cu heterogeno metalno lemljenje sabirnica u stražnjim modulima/paketima kvadratne ćelije. ①Slaba apsorpcija svjetlosti Al i Cu i sklonost stvaranju visoko lomljivih metalnih spojeva predstavljaju Al/Cu poteškoće: lasersko zavarivanje Al/Cu različitih metala ima nekoliko izazovnih ograničenja zbog vrlo različitih fizičkih svojstava materijala Al i Cu. Jedan od glavnih izazova je niska apsorpcija Al na talasnoj dužini lasera od 1um i čak niža apsorpcija Cu; druga su metalurška svojstva legure Al-Cu, tj. visoko krto jedinjenje metala može dovesti do stvaranja pukotina. Mogu se formirati intermetalne faze sa sadržajem Cu od 50-80 posto.
Zavarivanje sabirnica još uvijek nije rješenje za problem krhkih spojeva, ali je lasersko zavarivanje vjerojatan smjer. Zbog lakog stvaranja krhkih spojeva između bakra i aluminija nakon laserskog zavarivanja, koji ne mogu zadovoljiti zahtjeve upotrebe, obično se koriste ultrazvučno zavarivanje izvana, bakar i bakar, aluminij i aluminij se općenito koriste za lasersko zavarivanje. U isto vrijeme, visoka brzina prijenosa topline i bakra i aluminija, visoka reflektivnost lasera i relativno velika debljina spojnog komada zahtijevaju laser velike snage za postizanje zavara. Kroz devet različitih parametara i metoda eksperimenata podešavanja, od kojih sedam ima različite dobitke, smatramo da se kontinuiranim napredovanjem laserskog procesa u budućnosti očekuje rješavanje problema Al/Cu laserskog zavarivanja sabirnica, te lasersko zavarivanje je najvjerovatniji smjer.
