Lasersveising: høye prosessbarrierer, nye batteriteknologier som store sylindere som trekker sveisevolumer til oppsiden
Laserteknologi brukes til kutting, rengjøring, sveising og koding av litiumbatterier på grunn av høy effektivitet, fleksibilitet, pålitelighet og stabilitet, lavt tap av sveisemateriale, høy automatisering og sikkerhet. Drevet av sterk støtte fra nasjonal politikk og akselerert promotering og anvendelse av nye energibiler, har etterspørselen etter bilbatterier i Kina vokst betydelig. I de tre kjernekomponentene i nye energikjøretøyer batteri, motor, elektrisk kontroll, utgjør kjernekomponentens litiumbatteri i kjøretøyets kostnader en høy andel, men bestemmer også rekkevidden til kjøretøyet direkte. Produksjonen av litiumbatterier består av en rekke prosesser, som er delt inn i tre hoveddeler: produksjon av elektroder, produksjon av celler og montering av batterier. Kvaliteten på litiumbatteriet bestemmer direkte ytelsen til det nye energikjøretøyet og krever derfor den høyeste presisjonen i produksjonsprosessen. Laserteknologi, som et avansert "lett" produksjonsverktøy, brukes i skjære-, rengjørings-, sveise- og kodingsprosessene til litiumbatterikomponenter, på grunn av høy effektivitet og presisjon, fleksibilitet, pålitelighet og stabilitet, lavt tap av sveisemateriale, automatisering og sikkerhet.
2. Lasersveising: høye prosessbarrierer, nye batteriteknologier som store sylindere som trekker sveisevolumer til oppsiden
2.1 Prinsipp: For å garantere batteriets sikkerhet avhenger sveisekvaliteten av laserenergikontrollen og prosessparametrene.
Lasersveising har mange fordeler som dyp smelting, høy hastighet og lav forvrengning, noe som kan forbedre sikkerheten til strømbatterier betydelig. Som en moderne sveiseteknologi har lasersveising fordelene med dyp smelting, høy hastighet, lav deformasjon, lave krav til sveisemiljøet, høy effekttetthet, ikke påvirket av magnetiske felt, ikke begrenset til ledende materialer, krever ikke vakuum arbeidsforhold og produserer ikke røntgenstråler under sveiseprosessen, etc. Det er mye brukt innen avansert presisjonsproduksjon, spesielt i den nye energibilen og strømbatteriindustrien. Sveisedeler for strømbatterier er mange, vanskelige og krever høy presisjon. Produsenter av strømbatterier har også høye krav til automatisering, sikkerhet, presisjon og prosesseringseffektivitet for batteriproduksjonsutstyr. De unike fordelene med lasersveiseteknologi kan forbedre sikkerheten, påliteligheten og konsistensen til batterier betydelig, redusere kostnadene og forlenge levetiden, noe som gjør den til det optimale valget for produsenter av strømbatterier.
Hovedkjerneelementene som bestemmer kvaliteten på lasersveisingen er laserenergikontrollen og sveiseprosessteknologien. Laserenergikontroll: (1) Ettersom materialet som skal sveises har forskjellige absorpsjonshastigheter for forskjellige bølgelengder av laserlys (som kan variere fra 5% til 50%), kan valget av laserkilde utgjøre hele forskjellen. For å levere en jevn og stabil sveiselaserstråle til den sveisede delen, må laserutgangseffekten være konsistent eller nøyaktig kontrollert. For lav effekt vil føre til utilstrekkelig sveisesmelting og påvirke sveisekvaliteten, for høy effekt eller opp og ned svingninger vil føre til sprut, porøsitet og andre uønskede effekter. Derfor blir kontrollen av laserkilden en av de mest kritiske teknologiene for lasersveising.
(2)Lasersveiseeffekten er kompleks, relatert til dusinvis av faktorer som laserbølgelengde, krafttetthet, sveisetid, sveisehodevinkel, brennvidde, laserabsorpsjonshastighet og renslighet av sveise, tykkelse og termisk ledningsevne av sveisen, typen og strømmen av dekkgass. Derfor er lasersveiseteknologi også en av nøkkelfaktorene som påvirker sveisekvaliteten, noe som krever at lasersveiseprosessteknikere kontinuerlig undersøker sammendraget, bare en lang periode med eksperimentell akkumulering kan oppnå gode sveiseresultater.
I henhold til arbeidsprinsippsveisingen kan deles inn i fem typer, avhengig av kravene til applikasjonen velges forskjellige sveisemetoder for å oppnå de beste resultatene. Avhengig av operasjonsprinsippet kan lasersveising deles inn i fem kategorier: varmeledningssveising, dyp fusjonssveising, komposittsveising, laserbremsing og laserledningssveising. Avhengig av kunden og behandlingsapplikasjonen velges riktig sveisemetode for å oppnå best mulig sveiseresultater.
2.2 Applikasjonsstatus: kjerneproduksjon, PACK-sveising verdt ca. 10-30 millioner /GWh
Lasersveising brukes til produksjon av kraftceller i celleproduksjonsprosessen og i batteripakkeprosessen. Ved produksjon av kraftceller, Hovedsegmentene som bruker lasersveising inkluderer: (1)Midt i prosessen: sveising av lugs (inkludert forsveising), flekksveising av stangstrimler, forsveising av kjerner i skallet, tetting av toppdekselet på det ytre skallet, tetting av sveising av væskeinjeksjonsporten, etc. (2)Etterprosess: inkludert sveising av tilkoblingsstykket i batteripakkemodulen og sveising av den eksplosjonssikre ventilen på dekselet bak modulen, etc. Verdivolumet før sveising er omtrent 10-30 millioner Yuan /GWh. Lasersveiseutstyr i strømbatteriprodusentene for å investere i omtrent 5-15%, ifølge strømbatteriet enkelt GWh utstyrsinvestering på ca 200 millioner yuan, dagens strømbatterilasersveiseutstyr enkelt GWh-investering i 10 millioner yuan til 30 millioner yuan.
2.3 Etterspørsel: Halvlederfabrikker utvider kapitalutgiftene midt i global "kjernemangel", utstyrsboomen fortsetter oppover
4680 Store sylindere har høyere krav til laserprosesser, og sveisevolumene forventes å stige sammenlignet med firkantede celler og små sylindere. 4680-cellen krever en mer krevende laserprosess, og den ukontrollerte formen på lugs er en vanskelig prosess. 4680-batteriet bruker en full knastprosess, bryter formen på det tradisjonelle batteriet med en positiv og en negativ knast, som er utsatt for kortslutninger, og er produsert med to lukkede seksjoner, noe som er et stort hinder for elektrolyttpenetrasjon, og de mange knastene er vanskelige å brette pent og krever en høyere laserprosess. 4680 Lasersveising av store sylindriske celler har økt når det gjelder sveiseprosess og nødvendig sveiseutstyr sammenlignet med henholdsvis firkantede celler og små sylindriske celler. Sammenlignet med firkantede celler økes lasersveiseprosessen for full knast av en stor sylinder fra 5 til 7 passerer. Når det gjelder små sylindriske celler, har den enkle GWh-linjen 5 ekstra sveisemaskiner sammenlignet med cellelinjene i 18650 og 21700. Kombinert med det ovennevnte tror vi at etterspørselen etter lasersveising av 4680 store sylindere forventes å vokse sammenlignet med firkantede celler og små sylindere.
Annen sveisekoblingsteknologi: For å løse problemet med ulik metallsveising, for eksempel batteriPAKKE i busbarsveisingen forventes å bli erstattet av lasersveising, vurderer vi at når lasersveisingsprosessen fortsetter å bevege seg oppover, forventes lasersveisingsgjennomtrengning å bevege seg oppover. Et eksempel er Al/Cu heterogen metall lodding av busbarer i firkantede back-end moduler / PACK-er. (1)Absorpsjonen av al og cu med lite lys og tendensen til å produsere svært sprø metallforbindelser er Al / Cu-vanskeligheter: lasersveising av Al / Cu-forskjellige metaller har flere utfordrende begrensninger på grunn av de svært forskjellige materielle fysiske egenskapene til Al og Cu. En av hovedutfordringene er den lave absorpsjonen av Al ved laserbølgelengden på 1um og enda lavere absorpsjon av Cu; en annen er de metallurgiske egenskapene til Al-Cu-legeringen, det vil si at den svært sprø metallforbindelsen kan føre til sprekkdannelse. Intermetalliske faser med et Cu-innhold på 50-80% kan dannes.
Busbar sveising er fortsatt ikke en løsning på problemet med sprø forbindelser, men lasersveising er den sannsynlige retningen. På grunn av den enkle dannelsen av sprø forbindelser mellom kobber og aluminium etter lasersveising, som ikke kan oppfylle kravene til bruk, brukes vanligvis ultralydsveising utenfor, kobber og kobber, aluminium og aluminium vanligvis til lasersveising. Samtidig krever den høye varmeoverføringshastigheten til både kobber og aluminium, laserens høye reflektivitet og den relativt store tykkelsen på sammenføyningsstykket en høy effektlaser for å oppnå sveisingen. Gjennom ni forskjellige parametere og metoder for justeringseksperimenter, hvorav syv har forskjellige gevinster, tror vi at med den kontinuerlige fremdriften av laserprosessen i fremtiden forventes problemene med Al / Cu lasersveising av busbarer å bli løst, og lasersveising er den mest sannsynlige retningen.
