Applicazione della saldatura laser nel campo delle batterie al litio

Applicazione della saldatura laser nel campo delle batterie al litio

Le batterie agli ioni di litio sono ampiamente utilizzate in vari dispositivi elettronici (come telefoni cellulari, computer notebook, PDA, fotocamere digitali e videocamere digitali, ecc.) grazie alla loro elevata energia specifica, al lungo ciclo di vita, alla piccola autoscarica, all'assenza di effetto memoria e nessun inquinamento. Oltre ai trasporti (auto di pattuglia, biciclette elettriche, veicoli elettrici, ecc.), è diventata un'industria ad alta tecnologia supportata dal campo energetico del mio paese.

 

Le batterie di potenza si riferiscono alle batterie utilizzate nei veicoli elettrici. Rispetto alle batterie di piccola capacità (come batterie di telefoni cellulari, computer portatili, ecc.), hanno una capacità e una potenza di uscita maggiori e possono essere utilizzate negli alimentatori per la guida di veicoli elettrici e in grandi applicazioni di alimentazione mobile. delle batterie secondarie. Esistono molti processi di produzione per batterie o pacchi batteria agli ioni di litio, tra cui molti processi, come la saldatura di tenuta di valvole antideflagranti, la saldatura di linguette, la saldatura di connessioni morbide, la saldatura a punti dell'elmetto di sicurezza, la saldatura di tenuta della custodia della batteria, il modulo e il PACK saldatura. La saldatura laser è il processo migliore. I materiali utilizzati per la saldatura delle batterie di potenza includono principalmente rame puro, alluminio, leghe di alluminio, acciaio inossidabile, ecc.

 

 

1. Saldatura della valvola antideflagrante della batteria
La valvola antideflagrante della batteria è un corpo valvola a pareti sottili sulla piastra di tenuta della batteria. Quando la pressione interna della batteria supera il valore specificato, il corpo della valvola antideflagrante si rompe per evitare lo scoppio della batteria. La valvola di sicurezza ha una struttura ingegnosa e questo processo richiede processi di saldatura laser estremamente severi. Prima che venisse utilizzata la saldatura laser continua, la saldatura laser a impulsi veniva utilizzata per saldare le valvole antideflagranti delle batterie. La saldatura a tenuta continua è stata ottenuta mediante la sovrapposizione e la copertura dei giunti di saldatura. Tuttavia, l’efficienza della saldatura era bassa e le prestazioni di tenuta erano relativamente scarse. La saldatura laser continua può ottenere saldature ad alta velocità e di alta qualità e la stabilità della saldatura, l'efficienza e la resa della saldatura possono essere garantiti.

 

2. Saldatura della linguetta della batteria
Le schede sono solitamente divise in tre materiali. L'elettrodo positivo della batteria utilizza materiale di alluminio (Al), mentre l'elettrodo negativo utilizza materiale di nichel (Ni) o nichel placcato in rame (Ni-Cu). Nel processo di produzione delle batterie di alimentazione, uno dei passaggi è saldare insieme le linguette e i poli della batteria. Nella produzione delle batterie secondarie necessita di essere saldata con un'altra valvola di sicurezza in alluminio. La saldatura non deve solo garantire una connessione affidabile tra la linguetta e il palo, ma richiede anche che la saldatura sia liscia e bella.

3. Poli batteria con saldatura a punti
I materiali utilizzati per le strisce per poli della batteria includono strisce di alluminio puro, strisce di nichel, strisce composite di alluminio-nichel e una piccola quantità di strisce di rame. Per la saldatura delle strisce dei poli delle batterie vengono generalmente utilizzate saldatrici a impulsi. Con l'emergere del laser quasi continuo QCW di IPG, è stato ampiamente utilizzato anche nella saldatura delle strisce dei poli delle batterie. Allo stesso tempo, grazie alla buona qualità del raggio, il punto di saldatura può essere molto piccolo. , che presenta vantaggi unici nella saldatura di strisce di alluminio ad alta riflettività, strisce di rame e strisce di poli per batterie a banda stretta (larghezza della striscia di poli inferiore a 1,5 mm).

 

4. Sigillatura e saldatura del guscio della batteria e della piastra di copertura
I materiali del guscio delle batterie di alimentazione includono lega di alluminio e acciaio inossidabile. Tra questi, la lega di alluminio è quella maggiormente utilizzata, solitamente la lega di alluminio 3003, e alcuni utilizzano alluminio puro. L'acciaio inossidabile è il materiale con la migliore saldabilità al laser, in particolare l'acciaio inossidabile 304. Sia che si utilizzi il laser pulsato che quello continuo, si possono ottenere saldature con un buon aspetto e prestazioni.

 

Le prestazioni della saldatura laser dell'alluminio e delle leghe di alluminio variano leggermente a seconda del metodo di saldatura utilizzato. Ad eccezione dell'alluminio puro e delle leghe di alluminio della serie 3, non ci sono problemi con la saldatura a impulsi o la saldatura continua. Per altre serie di leghe di alluminio, la saldatura laser continua è la scelta migliore per ridurre la sensibilità alle cricche. Allo stesso tempo, scegli un laser con potenza adeguata in base allo spessore della custodia della batteria. In genere, quando lo spessore della cassa è inferiore a 1 mm, è possibile considerare l'utilizzo di un laser monomodale entro 1000 W. Se lo spessore è superiore a 1 mm, è necessario utilizzare un laser monomodale o multimodale con una potenza superiore a 1000 W.

 

Le batterie al litio di piccola capacità spesso utilizzano gusci di alluminio relativamente sottili (lo spessore è di circa 0,25 mm) e alcune, come le 18650, utilizzano gusci di acciaio. A causa dello spessore dell'involucro, per saldare questo tipo di batterie vengono generalmente utilizzati laser di potenza inferiore. Utilizzando il laser continuo per saldare batterie al litio a guscio sottile, l'efficienza può essere aumentata da 5 a 10 volte e l'aspetto e la tenuta sono migliori. Esiste quindi la tendenza a sostituire gradualmente i laser pulsati in questo campo applicativo.

 

5. Modulo batteria di alimentazione e saldatura del pacco
Il collegamento in serie e parallelo tra batterie di potenza viene generalmente completato saldando il pezzo di collegamento alla singola batteria. I materiali degli elettrodi positivi e negativi sono diversi, generalmente rame e alluminio. Poiché rame e alluminio formano un composto fragile dopo la saldatura laser, non possono soddisfare i requisiti di utilizzo, oltre alla saldatura a ultrasuoni, rame e rame, alluminio e alluminio sono generalmente saldati al laser. Allo stesso tempo, poiché sia ​​il rame che l'alluminio conducono il calore molto rapidamente e hanno una riflettività laser molto elevata e lo spessore del pezzo di collegamento è relativamente grande, per ottenere la saldatura è necessario un laser di potenza maggiore.

 

 

Caratteristiche delle batterie al litio per saldatura laser
Dalla produzione delle celle delle batterie al litio all'assemblaggio dei pacchi batteria, la saldatura è un processo produttivo molto importante. La conduttività, la robustezza, l'ermeticità, la fatica del metallo e la resistenza alla corrosione delle batterie al litio sono tipici standard di valutazione della qualità della saldatura delle batterie. . La scelta dei metodi e dei processi di saldatura influirà direttamente sul costo, sulla qualità, sulla sicurezza e sulla consistenza della batteria. La saldatura laser è diventata la soluzione preferita per molte attività di saldatura grazie ai suoi vantaggi come saldatura sicura e affidabile, tecnologia di precisione e protezione ambientale.

 

Vantaggi della saldatura laser
1.	La saldatura laser è un processo di produzione integrato che scompone materie prime come materiali degli elettrodi positivi e negativi, separatori ed elettroliti in parti intere. Tutte le materie prime vengono saldate nelle celle della batteria o nei moduli PACK, che possono essere utilizzati direttamente nel campo automobilistico.
2.	Le comuni materie prime per batterie rappresentano una percentuale crescente del costo e vengono acquistate in grandi quantità in tonnellate. Le apparecchiature per la saldatura laser sostanzialmente consentono di risparmiare sui costi acquistando le materie prime in una volta sola.
3.	La saldatura laser può migliorare notevolmente la sicurezza, l'affidabilità e la durata delle batterie delle automobili, con un'elevata qualità di saldatura e automazione: La saldatura laser ha un'elevata densità di energia, una piccola deformazione della saldatura e una piccola zona interessata dal calore, che può migliorare efficacemente la precisione delle parti. Le saldature sono lisce, prive di impurità, uniformi e dense e non richiedono ulteriori lavori di smerigliatura. La saldatura laser può essere controllata con precisione, con un piccolo punto luminoso focalizzato e un posizionamento estremamente accurato, automazione facile da realizzare con bracci robotici, prestazioni stabili dell'attrezzatura e facilità d'uso, migliora l'efficienza della saldatura, riduce le ore di lavoro e riduce i costi. Quando si saldano piastre sottili o fili di diametro sottile, il laser non sarà suscettibile al ritorno di fiamma come la saldatura ad arco.