Det rimelige utvalget av sveisemetoder og prosesser under produksjonsprosessen av kraftlitiumbatterier vil direkte påvirke batteriets kostnader, kvalitet, sikkerhet og konsistens.
1. Lasersveisingsprinsipp
Fiber Laser sveisemaskin bruker laserstrålens utmerkede retningsevne og høye effekttetthet for å fungere. Laserstrålen fokuseres på et lite område gjennom det optiske systemet, og danner raskt en høykonsentrert varmekilde i det sveisede området. område, slik at gjenstanden som skal sveises smelter og danner et sterkt sveisepunkt og sveisesøm.
Fiber laser sveisemaskin
2. Lasersveisingstype
Varmeledningssveising og dyp penetrasjonssveising
Laserkrafttettheten er 105~106w/㎝² for å danne laservarmeledningssveising, og lasereffekttettheten er 105~106w/㎝² for å danne lasersveising med dyp penetrering.
Penetrering og sømsveising
Penetrasjonssveising: koblingsstykket trenger ikke stanses, og behandlingen er relativt enkel. Penetrasjonssveising krever en kraftigere lasersveiser. Inntrengningsdybden ved inntrengningssveising er lavere enn for sømsveising, og dens pålitelighet er relativt dårlig.
Sammenlignet med penetrasjonssveising krever sømsveising en mindre kraftlasersveiser. Inntrengningsdybden ved sømsveising er høyere enn for penetrasjonssveising, og dens pålitelighet er relativt god. Imidlertid må forbindelsesstykket være stanset, noe som er relativt vanskelig å bearbeide.
Pulsveising og kontinuerlig sveising
1) Pulsmodus sveising
Passende sveisebølgeformer bør velges under lasersveising. Vanlig brukte pulsbølgeformer inkluderer firkant-, topp-, dobbeltoppbølger osv. Refleksjonsevnen til aluminiumslegeringsoverflaten til lys er for høy. Når en laserstråle med høy intensitet treffer materialoverflaten, vil metalloverflaten miste 60 %-98 % av laserenergien på grunn av refleksjon, og reflektiviteten endres med overflatetemperaturen. Generelt er det best å velge spisse og dobbelttoppede bølger ved sveising av aluminiumslegeringer. Pulsbredden til bremsedelen bak denne typen sveisebølgeform er lengre, noe som effektivt kan redusere forekomsten av porer og sprekker.
Puls laser sveiseprøver
På grunn av den høye reflektiviteten til aluminiumslegering til laser, for å forhindre at laserstrålen faller vertikalt inn og forårsaker vertikal refleksjon og skader laserfokuseringsspeilet, avbøyes sveisehodet vanligvis i en viss vinkel under sveiseprosessen. Diameteren til loddeforbindelsen og diameteren til den effektive skjøtflaten øker med økningen av lasertiltvinkelen. Når laserhellingsvinkelen er 40 grader, oppnås den største loddeskjøten og den effektive skjøtflaten. Sveisepunktinntrengningen og den effektive penetrasjonen avtar med lasertiltvinkelen. Når den er større enn 60, synker den effektive sveisepenetrasjonen til null. Derfor, ved å vippe sveiseskjøten til en viss vinkel, kan sveisens inntrengningsdybde og -bredde økes passende.
I tillegg, under sveising, med sveisesømmen som grense, må 65 % av lasersveisepunktets partielle dekkplate og 35 % av skallet sveises, noe som effektivt kan redusere eksplosjoner forårsaket av lukkeproblemer.
2) Kontinuerlig modus sveising
Fordi oppvarmingsprosessen ved kontinuerlig lasersveising er ulik den plutselige avkjølingen og oppvarmingen av pulsmaskiner, er tendensen til sprekker under sveising ikke veldig åpenbar. Kontinuerlig lasersveising brukes for å forbedre kvaliteten på sveisen. Overflaten på sveisen er jevn og jevn, uten sprut, ingen defekter og ingen defekter inne i sveisen. Ingen sprekker ble funnet. Ved sveising av aluminiumslegeringer er fordelene med kontinuerlig laser åpenbare. Sammenlignet med tradisjonelle sveisemetoder er produksjonseffektiviteten høy og ingen trådfylling er nødvendig. Sammenlignet med pulslasersveising kan den løse defektene som oppstår etter sveising, som sprekker, porøsitet, sprut osv. sørge for at aluminiumslegeringen har gode mekaniske egenskaper etter sveising; det vil ikke være bulker etter sveising, og mengden polering og polering etter sveising reduseres, noe som sparer produksjonskostnader. Fordi flekken til den kontinuerlige laseren er relativt liten, er imidlertid monteringsnøyaktigheten til arbeidsstykket ikke høy. Kravene er høyere.
3. Fordeler med lasersveising
Den automatiske CNC lasersveisemaskinen med fiberlasergenerator har konsentrert energi, høy sveiseeffektivitet, høy prosesspresisjon og et stort sveisedybde-til-bredde-forhold. Laserstrålen er enkel å fokusere, justere og styre med optiske instrumenter. Den kan plasseres i passende avstand fra arbeidsstykket og omdirigeres mellom armaturer eller hindringer rundt det. Andre sveisemetoder kan ikke brukes på grunn av de ovennevnte plassbegrensningene.
Varmetilførselen er liten, den varmepåvirkede sonen er liten, og gjenværende spenning og deformasjon av arbeidsstykket er liten; sveiseenergien kan kontrolleres nøyaktig, sveiseeffekten er stabil, og sveiseutseendet er bra;
Berøringsfri sveising, optisk fiberoverføring, god tilgjengelighet, og høy grad av automatisering. Det er ikke noe tilbakesmeltingsproblem som buesveising ved sveising av tynne materialer eller ledninger med fin diameter. Fordi cellene som brukes i kraftlitiumbatterier følger prinsippet om å være lette, er de vanligvis laget av lettere aluminium og er gjort tynnere. Vanligvis kreves det at skallet, dekselet og bunnen er mindre enn 1,0mm. De nåværende basismaterialene til vanlige produsenter har en tykkelse på rundt 0,8 mm.
Den kan gi høystyrkesveising for ulike materialkombinasjoner, spesielt ved sveising av kobber og aluminium. Dette er også den eneste teknikken for å lodde elektroplettert nikkel til kobbermaterialer.
4. Vanskeligheter i lasersveiseprosessen
For øyeblikket utgjør batteriskall av aluminiumslegering over 90 % av hele litiumbatteriet. Vanskeligheten med sveising ligger i den ekstremt høye reflektiviteten til aluminiumslegering til laser og den høye følsomheten til porene under sveising. Noen problemer og defekter vil uunngåelig oppstå under sveising, de viktigste er porer, varme sprekker og eksplosjoner.
Porer er tilbøyelige til å vises under lasersveiseprosessen av aluminiumslegering. To hovedtyper er hydrogenporer og porer forårsaket av boblesprengning. Fordi kjølehastigheten til lasersveising er for høy, er problemet med hydrogenhull mer alvorlig, og en ekstra type hull vises på grunn av kollapsen av små hull i lasersveising.
Problem med termisk sprekkdannelse. Aluminiumslegering er en typisk eutektisk legering. Det er utsatt for varme sprekker under sveising, inkludert sveisekrystall sprekker og HAZ flytende sprekker. På grunn av komponentsegregering i sveiseområdet vil det oppstå eutektisk segregering og korngrensesmelting. Under stress vil det dannes flytende sprekker ved korngrensene, noe som reduserer ytelsen til sveisede skjøter.
Eksplosjonsproblem (også kjent som sprut). Mange faktorer forårsaker eksplosjoner, som renheten til materialet, renheten til selve materialet, egenskapene til selve materialet osv. Det avgjørende er laserens stabilitet. Skalloverflaten buler ut, porer og interne bobler. Hovedårsaken er at fiberkjernediameteren er for liten eller at laserenergiinnstillingen er for høy. Det er ikke slik at jo bedre strålekvalitet, jo bedre sveiseeffekt, slik noen leverandører av laserutstyr fremmet. God bjelkekvalitet egner seg for superposisjonssveising med større penetrasjonsdybde. Å finne de riktige prosessparametrene er nøkkelen til å løse problemet.
Andre vanskeligheter
Sveising av mykpakkede tapper krever høy sveiseverktøy. Tappene må trykkes fast for å sikre sveisegapet. Den kan realisere høyhastighetssveising av komplekse baner som S-formede og spiralformer, øker sveisens skjøteareal og styrker sveisestyrken.
Sveising av sylindriske batterikjerner brukes hovedsakelig til å fremstille den positive elektroden. Siden skallet på den negative elektroden er tynt, er det veldig enkelt å sveise gjennom. For eksempel bruker noen produsenter i dag en sveisefri prosess for den negative elektroden, mens lasersveising brukes for den positive elektroden.
Polene eller forbindelsesstykkene er tykt forurenset når den firkantede batterikombinasjonen sveises. Når forbindelsesstykkene er sveiset, brytes forurensningene ned og danner lett sveiseeksplosjonspunkter og -hull. Batterier med tynne poler og plast- eller keramiske konstruksjonsdeler under er enkle å sveise. ha på. Når stangen er liten, er det lett å sveise til det punktet at plasten blir brent, og danner et eksplosjonspunkt. Ikke bruk flerlags koblingsark. Hull mellom lagene gjør det vanskelig å sveise dem fast.
Den viktigste prosessen i sveiseprosessen av firkantede batterier er innpakningen av skalldekselet, delt inn i sveising av toppdekselet og bunndekselet i henhold til de forskjellige posisjonene. Fordi batteriene de produserer er små, bruker noen produsenter en dyptrekkprosess for å produsere batteriskallet og trenger bare å sveise toppdekselet.
5. Faktorer som påvirker sveisekvaliteten
Lasersveising er for tiden en viktig metode som anbefales for high-end batterisveising. Lasersveising er en prosess der en høyenergilaserstråle bestråler arbeidsstykket, noe som får arbeidstemperaturen til å stige kraftig, smelter arbeidsstykket og kobles til igjen for å danne en permanent forbindelse. Skjærstyrken og rivemotstanden ved lasersveising er relativt god. Konduktiviteten, styrken, lufttettheten, metalltrettheten og korrosjonsmotstanden til batterisveising er typisk sveising.
kvalitetsvurderingskriterier
Mange faktorer påvirker kvaliteten på lasersveising. Noen av dem er ekstremt flyktige og har betydelig ustabilitet. Hvordan kan disse parameterne stilles inn og kontrolleres riktig innenfor et passende område under høyhastighets og kontinuerlig lasersveising for å sikre sveisekvaliteten? Påliteligheten og stabiliteten til dannelsen av sveisesøm er viktige spørsmål knyttet til praktisk og industrialisering av lasersveiseteknologi. De viktige faktorene som påvirker kvaliteten på lasersveising er delt inn i tre aspekter: sveiseutstyr, arbeidsstykkets tilstand og prosessparametere.
Acey New Energy er en profesjonell leverandør som spesialiserer seg på Lithium Battery Pack Assembly Machine, for eksempel batterikapasitetsgraderingsmaskiner, batteriisolasjonspapirklebemaskiner, batterisorteringsmaskiner, BMS-testere, batteripunktsveisemaskiner, lasersveisemaskiner, ultralydtrådbindingsmaskiner, batteri omfattende tester, batteripakkelading og utladning av aldringstester osv. Vi tilbyr en one-stop-løsning for monteringslinjer for batteripakker. Hvis du er interessert, ta gjerne kontakt med oss.
