Анализ процессов производства аккумуляторных батарей: применение и развитие технологии лазерной сварки

В условиях быстрого развития новых энергетических транспортных средств и индустрии хранения энергии силовые батареи, как основные компоненты, сталкиваются с серьезными проблемами с точки зрения точности производства и качества сварки, что напрямую влияет на безопасность системы, срок службы и плотность энергии. С широким распространением призматических, цилиндрических и пакетных технологий лазерная сварка, благодаря своей высокой эффективности, высокой точности и низкому термическому воздействию, стала незаменимым и важным шагом в производстве аккумуляторов.

 

 

 

От элементов до модулей и блоков — каждый производственный процесс в аккумуляторной системе включает в себя сложные процессы соединения материалов. Лазерная сварка в основном используется в следующих областях:

 

Приварка ячеек и вкладок;

Предварительная-приварка ячеек в корпуса и герметизация корпусов;

Приварка верхней крышки кожуха силовой батареи и пломбировка взрывозащищенного-клапана;

Сварка разъемов и конструктивных элементов аккумуляторного модуля и аккумуляторной батареи.

 

Эти сварные швы включают в себя ключевые конструктивные компоненты, такие как алюминиевая крышка для батарей, верхняя крышка литиевой батареи и биметаллическая биполярная пластина из меди и алюминия. Эти сварные швы предъявляют чрезвычайно высокие требования к лазерной сварке в отношении термоконтроля, плотности энергии и точности.

 

 

Корпуса и крышки силовых батарей обычно изготавливаются из алюминиевых сплавов (например, Al3003). Их основная функция — инкапсулировать электролит и обеспечивать структурную поддержку электродных пластин.

Герметизирующие свойства сварного шва напрямую определяют герметичность аккумулятора, прочность на сжатие и долгосрочную-стабильность.

 

При производстве призматических батарей распространенные конструкции включают в себя:

Призматическая крышка литиевой батареи

Призматический навес из литиевой батареи

Приложение к призматической литиевой батарее

 

Сварочные процессы обычно делятся на боковую и верхнюю сварку:

Боковая сварка:Эффективно предотвращает попадание брызг в аккумуляторный элемент, но требует высокой чистоты поверхности материала и стабильности лазера.

Верхняя сварка:Высокая эффективность производства и простота автоматизированной интеграции, но требует строгого контроля тепловложения и морфологии сварочной ванны во избежание загрязнения ячеек.

 

Применение новых синих или зеленых гибридных лазеров значительно улучшило скорость поглощения при сварке алюминиевых сплавов, эффективно сократив пористость и неполное проплавление, а также увеличив предел текучести сварных швов алюминиевых крышек аккумуляторов и крышек алюминиевых аккумуляторных ящиков до более чем 95%.
 

 

 

 

1. Сварка терминалов

Клеммы силовой батареи обычно состоят из положительного алюминия и отрицательной меди, которые служат важным мостом для проводимости тока. Процесс сварки должен одновременно отвечать требованиям высокой проводимости и прочности.

Комбинируя технологию электрической контактной штамповки с прецизионной лазерной сваркой, можно достичь конечной прочности на разрыв, превышающей или равной 500 МПа, предотвращая появление «взрывных дыр», вызванных порами или примесями.

 

2. Сварка взрывозащищенного-клапана

Взрывозащищенный-клапан представляет собой тонкостенную-конструкцию на крышке аккумуляторной батареи, которая действует как клапан сброса давления. Когда внутреннее давление аккумулятора превышает безопасный уровень, клапан разрывается, чтобы предотвратить взрыв.

 

Лазерная сварка требует полностью герметичного сварного шва на алюминиевом листе толщиной 8 мм с давлением разрыва, поддерживаемым в пределах от 0,4 до 0,7 МПа. Этот процесс предъявляет чрезвычайно высокие требования к контролю энергии, зонам термического-воздействия и стабильности сварного шва.

 

 

Адаптеры и гибкие разъемы являются ключевыми компонентами, соединяющими аккумуляторные элементы, крышки и клеммы. Лазерная сварка обеспечивает -проводящий путь с низким сопротивлением и отсутствие брызг-от загрязнения, особенно в компонентах с высокой проводимостью, таких как медные штампованные детали с заклепанными серебряными контактами или медные штампованные детали с серебряными контактами.

 

При сборке на уровне модуля-композитные конструкции, такие как медные штампованные детали с заклепанными серебряными контактами и медные прессованные компоненты, требуют сварки с проплавлением лазера высокой-мощности, чтобы обеспечить стабильное соединение между медными и алюминиевыми разъемами толщиной 2 мм-и соответствовать требованиям к высокой токовой нагрузке уровня корпуса.

 

 

Постоянные инновации в технологии лазерной сварки позволили совершить качественный скачок в производстве аккумуляторов с точки зрения безопасности, надежности и плотности энергии.

От верхней крышки призматических аккумуляторных элементов, крышек литий-ионных аккумуляторов до крышек аккумуляторных батарей и связанных с ними конструкций крышек из алюминиевого сплава — лазерная сварка стала важнейшим производственным процессом, обеспечивающим стабильность и высокую производительность продукта.

 

В будущем, благодаря продолжающимся прорывам в области интеллектуальной сварки и оборудования отечественного производства, производство корпусов, крышек и клемм силовых аккумуляторов будет и дальше продвигаться к высокой точности, высокой надежности и экологичности, что станет более мощной движущей силой для автомобильной промышленности на новых источниках энергии.