Iako mnogi ljudi još uvijek imaju određene zabrinutosti oko dometa i sigurnosti električnih vozila, razvoj novih energetskih vozila je neizbježan izbor za Kinu da postane automobilska elektrana i strateški potez za rješavanje klimatskih problema i zagovaranje koncepta zelenog razvoja. Uz čvrstu promociju na nivou politike, neki od trenutnih problema električnih vozila će na kraju biti prevaziđeni, a samo je pitanje vremena kada će nova energetska vozila zamijeniti vozila na gorivo.
Nova energetska vozila već su nezaustavljiva nova sila na tržištu. Podaci Ministarstva industrije i informacionih tehnologija iz 2023. početkom 2023. pokazali su da su kineska nova energetska vozila nastavila eksplozivno rasti u 2022., ostajući prva u svijetu osam uzastopnih godina, a stopa prodora na tržište je dostigla novi rekord.
Podaci Kineskog udruženja proizvođača automobila pokazuju da je u maju 2023. kineska proizvodnja i prodaja novih energetskih vozila iznosila 713,000 i 717,000 jedinica, što je povećanje od 11,4 posto i 12,6 posto u odnosu na isti period prethodne godine i više 53 posto i 60,2 posto na godišnjoj razini, s tržišnim udjelom od 30,1 posto.
Kumulativno, od januara do maja 2023., kumulativna proizvodnja i prodaja novih energetskih vozila u Kini je završena sa 3,005 miliona odnosno 2,94 miliona jedinica, sa kumulativnim rastom od 45,1 i 46,8 odsto, i tržišnim udelom od 27,7 odsto.
Nedavno je 20-milionito novo energetsko vozilo proizvedeno u Kini sišlo s linije u Guangzhouu! Očekuje se da će Kina postati prva zemlja na svijetu koja će preći eru godišnje prodaje novih energetskih vozila koja dostiže 10 miliona jedinica.
Kontinuirani rast proizvodnje i prodaje učinio je domaće tržište proizvodnje električnih vozila toplijim nego ikad. Laserska tehnologija je neophodna u mnogim aspektima, od proizvodnje litijumskih baterija do proizvodnje karoserije i delova vozila. Kontinuirani i brzi rast inkrementalnog tržišta donosi ogromne poslovne mogućnosti koje govore same za sebe. Uz atraktivne poslovne mogućnosti, nije iznenađujuće što proizvođači hrle na tržište novih energetskih vozila.
Primjena lasera u proizvodnji energetskih baterija
Baterija je izvor napajanja električnih vozila, a trenutno dominiraju litijumske baterije. Kineska industrija električnih baterija i dalje je vodeća u svijetu, 70 posto baterija se proizvodi u Kini.
Proizvodni proces litijumskih baterija može se uglavnom podijeliti na tri dijela: proizvodnja polova, proizvodnja ćelija i montaža baterijskog paketa. U procesu proizvodnje litijumskih baterija i baterijskih paketa potreban je veliki broj procesa laserskog rezanja, zavarivanja i uklanjanja/čišćenja.
(1) Lasersko rezanje
Tehnologija laserskog rezanja može se primijeniti na pred-procese kao što su rezanje i oblikovanje ušica, sečenje polova i dijafragme u procesu proizvodnje litijumskih baterija.
Na primjer, rezanje ušica zahtijeva glatko i bez ivica, bez valjanih ivica i bez rizika od oštećenja separatora baterije; osim toga, kako specifična energija litijumskih baterija postaje sve veća i veća, otpor unutar baterije postaje sve manji i manji, a ušice litijumske baterije se razvijaju od jednog do višestrukog i od višestrukog do punog. Zahtjevni zahtjevi procesa ističu ultrabrze lasere. Mogu rezati više materijala i različite debljine stubova, a hladnom obradom postižu se visokokvalitetni rezultati rezanja.
Za ove rezove metalne folije mogu se koristiti infracrveni pulsni laseri ili se mogu koristiti zeleni i ultraljubičasti proizvodi ako su potrebni rezovi većeg kvaliteta. Iz perspektive širine impulsa, trenutne industrijske primjene su uglavnom nanosekundni i pikosekundni laseri, od kojih pikosekundni proizvodi postupno zauzimaju mainstream; dok se koriste i femtosekundni laseri, ali u smislu stabilnosti za prilagođavanje kontinuiranom radu industrijskih proizvodnih linija, potrebni su dalji napori.
Dijafragma u litijumskim baterijama, uglavnom od polietilena (PE), polipropilena (PP) sa odličnim mehaničkim svojstvima, hemijskom stabilnošću i relativno jeftinom poliolefinskom dijafragmom. Za rezanje ove vrste materijala najpogodniji je UV laser.
Sa sve kraćim talasnim dužinama i kraćim širinama impulsa zelenog svetla, izvor ultraljubičastog svetla u snazi, stabilnosti i drugim aspektima performansi nastavlja da se poboljšava, laser će postići efikasnije i kvalitetnije rezanje ovih filmskih proizvoda u litijumskim baterijama.
(2) Lasersko zavarivanje
Zavarivanje je najvažniji proces koji se koristi u proizvodnji litijumskih baterija i baterijskih paketa.
U procesu proizvodnje ćelija, modula i paketa Li-ion baterija postoji više od 20 procesa koji zahtijevaju zavarivanje kako bi se postigle provodljive veze ili funkcije zaptivanja. Velika većina njih zahtijeva lasersko zavarivanje za postizanje.
U baterijama kvadratnog kućišta potrebno je lasersko zavarivanje za školjku, brtvene eksere, sklop poklopca i zaptivanje; u cilindričnim baterijama i modulima, lasersko zavarivanje je potrebno za stupove, kape i sabirnice.
Ova vrsta zavarivanja, materijal za tanji aluminijum i na bazi bakra, za ovu vrstu zavarivanja visokog antimaterijala, upotreba infracrvenog zavarivanja sklona prskanju i mnogim drugim nedostacima, u poređenju sa efikasnošću apsorpcije zelene i plave svetlosti je viši, kvalitet zavarivanja je također bolji.
Visoka stopa apsorpcije bakra u pojasu plave svjetlosti čini poželjnijim korištenje lasera plave svjetlosti za zavarivanje. Plavi laser sa sve većom snagom i kvalitetom zraka bit će moćan alat za aplikacije zavarivanja litijumskih baterija.
U posljednje vrijeme mnogi proizvođači u zemlji i inozemstvu produbljuju polje lasera plave svjetlosti, a već postoje različite snage kao što su 100W, 800W, 1kW i 4kW.
Proces zavarivanja je relativno složen, kako bi se bolje pratio kvalitet zavarivanja, mnogi proizvođači su razvili i program za praćenje u realnom vremenu za lasersko zavarivanje, prema povratnim informacijama dobijenim o kvaliteti zavarenog šava, parametrima zavarivanja može se blagovremeno prilagoditi u najbolje stanje.
(3) Lasersko uklanjanje/čišćenje
Lasersko čišćenje stubova
U procesu proizvodnje litijumskih baterija, premaz u području poluge koja se zavariva treba očistiti prije zavarivanja poluge. Premazi koje treba ukloniti su grafit i litijum metalni oksid kako bi se otkrili jezičci od bakrene ili aluminijske folije.
Ključ ovog koraka je uklanjanje samo premaznog materijala bez oštećenja metalne folije ispod njega. U poređenju sa mehaničkim struganjem i drugim metodama uklanjanja, rešenje za lasersko čišćenje i uklanjanje uzrokuje minimalno oštećenje bakarne folije i ima prednost što je delotvorno, efikasno i zeleno, što ga čini idealnim rešenjem za uklanjanje premaza u industriji. Za ovaj korak procesa najčešće se koriste pulsni infracrveni laseri.
Osim toga, poluvodički laseri se također koriste direktno u procesu sušenja elektroda za litijumske baterije.
Primena lasera u proizvodnji vozila i komponenti
Može se reći da je upotreba laserske tehnologije u proizvodnji vozila i komponenti gotovo sveprisutna i da se koristi desetljećima, te da nije relativno nova primjena. Međutim, velika potražnja na tržištu i neumorna težnja za višim kvalitetom proizvodnje nastavljaju da istražuju ovo tržište naprijed.
Postoje mnoga mjesta gdje se lasersko zavarivanje koristi u proizvodnji kompletnih vozila i komponenti, uključujući: prijenosnike, filtere za ulje, hidraulične slavine, upaljača za vazdušne jastuke, injektore goriva, ABS ventile akumulatora, sjedišta, svjetla, senzore i druge komponente; i dijelovi karoserije kao što su krovovi, vrata, vrhovi motora i vrata prtljažnika, koji su svi aktivni u laserskom zavarivanju.
Lasersko zavarivanje karoserije, snaga se može povećati za više od 30 posto, sigurnost automobila je veća; Upotreba laserskog zavarivanja automobilskih dijelova, može smanjiti volumen kako bi se zadovoljila minijaturizacija komponenti, trend razvoja lakih vozila.
Uzmimo za primjer trenutno popularniji pogonski motor sa ravnom žicom, laserski proces koji uključuje zavarivanje motornog silikonskog čelika, ukosnica (ukosnica) ravne žice od farbanja i zavarivanja, kao i zavarivanje sabirnice motora.
Plavo svjetlo je preferirani alat za zavarivanje bakra, a već su dostupni plavi laseri velike snage od 1kW i 4kW; drugi proizvođači su predložili upotrebu plavih lasera sa infracrvenim laserima za zavarivanje bakra različitih debljina kako bi se postigao bolji kvalitet zavarivanja i poboljšala efikasnost.
Osim zavarivanja, laserska tehnologija se može koristiti i za rezanje čelika visoke čvrstoće za karoseriju, sečenje materijala vazdušnih jastuka, rezanje unutrašnjih materijala automobila, obeležavanje sledljivosti motora, guma i drugih delova, odbojavanje ravne bakarne žice i mnogi drugi aspekti. Podrazumijeva se da se u Europi i Sjedinjenim Državama i drugim razvijenim industrijskim zemljama 60 do 80 posto automobilskih dijelova završi laserskom obradom. Uz kontinuirani razvoj kineskog tržišta novih energetskih vozila, laserska tehnologija će dovesti do ogromnog potencijalnog tržišta primjene; uz napredak aplikacija, vjerujem da će sama laserska tehnologija i efekti primjene također nastaviti da se razvijaju.
