Nåværende status og utviklingsutsikter for lasersveiseteknologi for strømbatterier

På bakgrunn av den raske utviklingen av den nye energibilindustrien, bestemmer strømbatterier, som kjerneenergienheten i hele kjøretøysystemet, det totale kjøretøyytelsesnivået direkte gjennom deres sikkerhet, pålitelighet og konsistens. Fra individuelle celler til moduler og deretter til hele batteripakken, er sveisekvalitet en av nøkkelfaktorene som påvirker batterilevetid, sikkerhetsytelse og utbytte i stor-produksjon. Blant ulike sveisemetoder har lasersveising, på grunn av sin høye energitetthet, høye presisjon og høye automatiseringsevne, blitt en uunnværlig nøkkelprosess i produksjon av kraftbatterier.

 

 

For å møte utviklingsbehovet for lettvekt og høy-energitetthet i nye energikjøretøyer, brukes aluminiumslegeringsmaterialer vanligvis til batterikonstruksjonskomponenter. Komponenter som cellehus, deksler og samleskinner bruker vanligvis 1-- eller 3-serie aluminiumslegeringer, som har god ledningsevne, korrosjonsmotstand og formbarhet. I noen områder som krever høy ledningsevne, brukes kobber eller aluminium-kobber komposittmaterialer.

 

Imidlertid har aluminiumslegeringer i seg selv høy kjemisk reaktivitet, høy varmeledningsevne og høy lineær ekspansjonskoeffisient, og overflaten deres danner lett en tett oksidfilm, noe som gjør dem svært utsatt for defekter som porøsitet, sprut, sprengninger og varme sprekker under sveising. Videre kan det dannes sprø intermetalliske forbindelser ved sammenføyning av aluminium-kobber av ulikt materiale, noe som reduserer leddstyrken. Disse materialegenskapene stiller ekstremt høye krav til energikontroll, formstabilitet og konsistens i sveiseprosessen.

 

 

Produksjon av strømbatterier involverer vanligvis tre hovedtrinn: celle, modul og pakke. Det ytre dekselet til batteripakken gir først og fremst strukturell støtte og beskyttelse, vanligvis ved bruk av tykkere aluminiumslegeringsprofiler, og sveisingen utføres hovedsakelig ved bruk av buesveising eller friksjonsrørsveising.

 

Derimot er de interne komponentene i celler og moduler små i størrelse, har presise strukturer og krever tett sveiseavstand, noe som gjør det vanskelig for tradisjonelle sveisemetoder å balansere sveisekvalitet og produksjonshastighet. Lasersveising, med sin høye effekttetthet, gode tilgjengelighet og berøringsfrie prosessegenskaper, har blitt den foretrukne prosessen for battericellehus, deksler, eksplosjonssikre-ventiler, samleskinner og andre komponenter. Den er mye brukt i prismatiske batteristrukturer i aluminium-, for eksempel batteridekselplater, litium-ionbatteridekselplater og litiumbatterier i aluminium.

 

 

Batterihus og deksler brukes primært til å forsegle elektrolytten og gi stabil strukturell støtte for de interne elektrodene. Sveisekvaliteten bestemmer direkte batteriets tetningsytelse og trykkmotstand. Vanlige materialer inkluderer Al3003 aluminiumslegering, med en tykkelse som vanligvis varierer fra 0,3 til 0,5 mm. Dette området bruker ofte sammensatte laser- eller ringlaser-sveiseprosesser.

 

I faktisk produksjon er disse sveisene utsatt for defekter som ufullstendig penetrering, porøsitet, kollaps og sprut. Ved rasjonelt å kontrollere varmetilførselen, sveisehastigheten og laserenergifordelingen, kan penetrasjonsdybden stabiliseres effektivt, og kravene til trykkmotstand oppfylles. Med teknologiske fremskritt har pulsbølgeformmodulasjon og kontinuerlig høyhastighets lasersveising gradvis blitt mainstream-løsninger, noe som har forbedret produksjonseffektiviteten betydelig og samtidig forbedret sveiseensartethet.

 

For ytterligere å forbedre den interne kvaliteten på sveisen, har galvanometerskanningssveising og laseroscillasjonsteknologi blitt introdusert i batterihussveising. Dynamisk omrøring av det smeltede bassenget akselererer bobleflukt og forfiner kornstrukturen, og forbedrer derved de mekaniske egenskapene og tetningspåliteligheten til sveiseskjøten. Disse prosessene er mye brukt i produksjonen av strukturelle komponenter som prismatiske celle-aluminiumskall og aluminiumsbatterideksler.

 

 

Eksplosjonssikre-ventiler er kritiske komponenter i batterisikkerhetssystemer. Når det interne trykket i batteriet øker unormalt, frigjør kontrollert brudd gass, og forhindrer termisk løping og eksplosjon. Eksplosjonssikre -ventiler er vanligvis laget av rene aluminiumsplater, bare 0,08–0,1 mm tykke, og er ekstremt følsomme for sveisevarme.

 

Under lasersveising kan for høy effekttetthet lett føre til overoppheting og perforering av den -eksplosjonssikre ventilen, mens voldsom gassutslipp fra det smeltede bassenget kan forårsake porefeil. Ved å optimalisere laserbølgeformdesignet, introdusere en toppverdi med kort-varighet i det innledende stadiet av sveising for å forbedre materialabsorpsjonen, og gradvis redusere energiproduksjonen i påfølgende stadier, kan gjennombrenning- unngås effektivt samtidig som sveiseintegriteten sikres.

 

Videre er styrking av før-sveising for å redusere gjenværende olje og fuktighet, og kontroll av monteringshull gjennom en rimelig sveisesekvens, viktige virkemidler for å redusere porøsitetsfeil. Disse prosessoptimaliseringstiltakene har blitt brukt med suksess i strukturer som Lithium Battery Top Cap og topplokket for prismatiske battericeller.

 

 

Med den raske ekspansjonen av markedet for nye energikjøretøyer og energilagring, fortsetter etterspørselen etter høy-konsistens og høy-pålitelighet for strømbatterier å øke. Den fremtidige utviklingsretningen for lasersveiseteknologi fokuserer hovedsakelig på følgende aspekter:

 

For det første bruken av laserkilder med høyere effekttetthet og mer presis energikontroll for å møte sveisebehovene til tynnere og mer komplekse strukturer; for det andre, online overvåking og lukket-sløyfekontroll av sveiseprosessen for å forbedre sveisestabiliteten ved sanntidsdeteksjon av den smeltede bassengtilstanden; og for det tredje, prosessoptimalisering for sammenføyning av forskjellige materialer som aluminium og kobber for å møte utviklingsbehovene til nye batteristrukturer og komposittmaterialekomponenter som kobber og aluminium bimetall bipolare plater.

 

I mellomtiden, med den fortsatte utbredte bruken av prismatiske batteristrukturer i nye energikjøretøyer, vil standardisering og storskala bruk av lasersveiseprosesser for komponenter som prismatiske batterikasser av aluminiumslegering, batterihus i aluminium og oppladbare aluminiumsskall bli en viktig retning for teknologisk utvikling i industrien.

 

 

Lasersveiseteknologi har blitt dypt integrert i hele prosessen med produksjon av kraftbatterier, og gir avgjørende støtte for å oppnå høy sikkerhet, høy konsistens og høyeffektiv produksjon. Med den kontinuerlige utviklingen av materialsystemer, strukturell design og produksjonshastighet, vil lasersveising fortsette å spille en kjernerolle innenbatterier i aluminium-og vil vise bredere anvendelsesmuligheter i fremtidens nye energiindustri.