Lasersvejsning: høje procesbarrierer, nye batteriteknologier, såsom store cylindre, der trækker svejsevolumener op på siden
Laserteknologi bruges til skæring, rengøring, svejsning og kodning af lithiumbatterier på grund af dens høje effektivitet, fleksibilitet, pålidelighed og stabilitet, lave tab af svejsemateriale, høj automatisering og sikkerhed. Drevet af den stærke støtte fra nationale politikker og den accelererede promovering og anvendelse af nye energikøretøjer er efterspørgslen efter bilbatterier i Kina vokset betydeligt. I de tre kernekomponenter af nye energikøretøjer batteri, motor, elektrisk kontrol, kernekomponenten magt lithium batteri i omkostningerne ved køretøjet tegnede sig for en høj andel, men også direkte bestemme rækkevidden af køretøjet. Produktionen af lithiumbatterier består af en række processer, som er opdelt i tre hoveddele: fremstilling af elektroder, produktion af celler og samling af batterier. Kvaliteten af lithiumbatteriet bestemmer direkte ydeevnen af det nye energikøretøj og kræver derfor den højeste præcision i dets fremstillingsproces. Laserteknologi, som et avanceret "let" produktionsværktøj, bruges i skære-, rengørings-, svejsnings- og kodningsprocesser af lithiumbatterikomponenter på grund af dets høje effektivitet og præcision, fleksibilitet, pålidelighed og stabilitet, lave tab af svejsemateriale, automatisering og sikkerhed.
2. Lasersvejsning: høje procesbarrierer, nye batteriteknologier, såsom store cylindre, der trækker svejsevolumener opad
2.1 Princip: For at garantere batteriets sikkerhed afhænger svejsekvaliteten af laserenergistyringen og procesparametrene.
Lasersvejsning har mange fordele såsom dyb smeltning, høj hastighed og lav forvrængning, hvilket kan forbedre sikkerheden for strømbatterier markant. Som en moderne svejseteknologi har lasersvejsning fordelene ved dyb smeltning, høj hastighed, lav deformation, lave krav til svejsemiljøet, høj effekttæthed, ikke påvirket af magnetiske felter, ikke begrænset til ledende materialer, kræver ikke vakuum arbejdsforhold og producerer ikke røntgenstråler under svejseprocessen osv. Det er meget udbredt inden for high-end præcisionsfremstilling, især i de nye energikøretøjer og batterier. Power batteri svejsedele er talrige, vanskelige og kræver høj præcision. Power batteriproducenter har også høje krav til automatisering, sikkerhed, præcision og forarbejdningseffektivitet af batteriproduktionsudstyr. De unikke fordele ved lasersvejseteknologi kan forbedre batteriernes sikkerhed, pålidelighed og konsistens betydeligt, reducere omkostningerne og forlænge levetiden, hvilket gør det til det optimale valg for producenter af strømbatterier.
De vigtigste kerneelementer, der bestemmer kvaliteten af lasersvejsning, er laserenergistyringen og svejseprocesteknologien. Laserenergikontrol: ①Da materialet, der skal svejses, har forskellige absorptionshastigheder for forskellige bølgelængder af laserlys (som kan variere fra 5 procent til 50 procent), kan valget af laserkilde gøre hele forskellen. For at levere en ensartet og stabil svejselaserstråle til den svejste del, skal laserudgangseffekten være konsistent eller præcist styret. For lav effekt vil føre til utilstrækkelig svejsesmeltning og påvirke svejsekvaliteten, for høj effekt eller op- og nedudsving vil føre til sprøjt, porøsitet og andre uønskede effekter. Derfor bliver styringen af laserkilden en af de mest kritiske teknologier til lasersvejsning.
②Lasersvejseeffekten er kompleks, relateret til snesevis af faktorer såsom laserbølgelængde, effekttæthed, svejsetid, svejsehovedvinkel, brændvidde, laserabsorptionshastighed og renhed af svejsningen, tykkelse og varmeledningsevne af svejsningen, type og flow af beskyttelsesgas. Derfor er lasersvejseteknologi også en af nøglefaktorerne, der påvirker kvaliteten af svejsning, hvilket kræver, at lasersvejseprocesteknikere kontinuerligt udforsker resuméet, kun en lang periode med eksperimentel akkumulering kan opnå gode svejseresultater.
I henhold til arbejdsprincippet kan svejsning opdeles i fem typer, afhængigt af kravene til applikationen vælges forskellige svejsemetoder for at opnå de bedste resultater. Afhængig af driftsprincippet kan lasersvejsning opdeles i fem kategorier: varmeledningssvejsning, dybdesvejsning, kompositsvejsning, laserlodning og laserledningssvejsning. Afhængigt af kunden og bearbejdningsapplikationen vælges den passende svejsemetode for at opnå de bedst mulige svejseresultater.
2.2 Anvendelsesstatus: kernefremstilling, PACK-svejsning til en værdi af ca. 10-30 mio./GWh
Lasersvejsning bruges i produktionen af kraftceller i cellefremstillingsprocessen og i batteri PACK-processen. I produktionen af kraftceller omfatter hovedsegmenterne, der anvender lasersvejsning: ①Middel af processen: svejsning af ører (inklusive forsvejsning), punktsvejsning af polstrimler, forsvejsning af kerner i skallen, tætningssvejsning af toppen dæksel af den ydre skal, tætningssvejsning af væskeindsprøjtningsporten osv. ②Efter-proces: inklusive svejsning af forbindelsesstykket i batteri PACK-modulet og svejsning af den eksplosionssikre ventil på dækslet bag modulet osv. Forsvejseværdivolumenet er omkring 10-30 millioner Yuan/GWh. Lasersvejsning udstyr i magt batteri fabrikanter til at investere i omkring 5-15 procent, i henhold til magt batteriet enkelt GWh udstyr investering på omkring 200 millioner yuan, den nuværende strøm batteri laser svejseudstyr enkelt GWh investering i 10 millioner yuan til 30 millioner yuan.
2.3 Efterspørgsel: Halvlederfabrikker udvider kapitaludgifter midt i global "kernemangel", udstyrsboom fortsætter opad
4680 Store cylindre stiller højere krav til laserprocesser, og svejsevolumen forventes at stige sammenlignet med firkantede celler og små cylindre. 4680-cellen kræver en mere krævende laserproces, og den ukontrollerede form af tappene er en vanskelig proces. 4680-batteriet anvender en fuld knastproces, der bryder formen på det traditionelle batteri med en positiv og en negativ knast, som er tilbøjelig til kortslutninger, og er fremstillet med to lukkede sektioner, hvilket er en stor hindring for elektrolytpenetrering, og flere ører er svære at folde pænt og kræver en højere laserproces. 4680 Lasersvejsning af store cylindriske celler er steget med hensyn til svejseproces og påkrævet svejseudstyr sammenlignet med henholdsvis firkantede celler og små cylindriske celler. Sammenlignet med firkantede celler øges lasersvejseprocessen for den fulde lug på en stor cylinder fra 5 til 7 passager. Med hensyn til små cylindriske celler har den enkelte GWh-linje 5 ekstra svejsemaskiner sammenlignet med 18650 og 21700 cellelinjer. Kombineret med ovenstående vurderer vi, at efterspørgslen efter lasersvejsning af 4680 store cylindre forventes at vokse i forhold til firkantede celler og små cylindre.
Anden svejseforbindelsesteknologi: For at løse problemet med uens metalsvejsning, såsom batteri PACK i samleskinnen, forventes svejsning at blive erstattet af lasersvejsning, vurderer vi, at efterhånden som lasersvejseprocessen fortsætter med at bevæge sig opad, forventes lasersvejsning penetration at rykke op. Et eksempel er Al/Cu heterogene metallodning af samleskinner i firkantede celle back-end moduler/PAKKER. ①Den lave lysabsorption af Al og Cu og tendensen til at producere meget sprøde metalforbindelser er Al/Cu-vanskeligheder: Lasersvejsning af Al/Cu-forskelle metaller har flere udfordrende begrænsninger på grund af de meget forskellige fysiske materialeegenskaber af Al og Cu. En af hovedudfordringerne er den lave absorption af Al ved laserbølgelængden på 1um og endnu lavere absorption af Cu; en anden er Al-Cu-legeringens metallurgiske egenskaber, dvs. den meget skøre metalforbindelse kan føre til revnedannelse. Intermetalliske faser med et Cu-indhold på 50-80 procent kan dannes.
Skinnesvejsning er stadig ikke en løsning på problemet med skøre forbindelser, men lasersvejsning er den sandsynlige retning. På grund af den lette dannelse af skøre forbindelser mellem kobber og aluminium efter lasersvejsning, som ikke kan opfylde kravene til brug, normalt ved hjælp af ultralydssvejsning udenfor, bruges kobber og kobber, aluminium og aluminium generelt til lasersvejsning. Samtidig kræver den høje varmeoverførselshastighed af både kobber og aluminium, laserens høje reflektionsevne og den relativt store tykkelse af samlingsstykket en højeffektlaser for at opnå svejsningen. Gennem ni forskellige parametre og metoder til justeringsforsøg, hvoraf syv har forskellige gevinster, mener vi, at med den fortsatte fremgang af laserprocessen i fremtiden, forventes problemerne med Al/Cu lasersvejsning af samleskinner at blive løst, og lasersvejsning er den mest sandsynlige retning.
