Процесс производства силовых батарей: объяснение технологии лазерной сварки

На фоне быстрого развития индустрии транспортных средств на новой энергии качество изготовления силовых аккумуляторов, как основного компонента транспортного средства, напрямую влияет на безопасность транспортного средства, срок службы и плотность энергии. Системы силовых аккумуляторов обычно состоят из элементов, аккумуляторных модулей и аккумуляторных блоков (PACK). Их внутренняя структура включает в себя многочисленные соединения металлических материалов, включая выводы электродов, проводящие соединительные детали, корпуса аккумуляторов и герметизирующие конструкции. Среди этих важнейших соединительных звеньев лазерная сварка с ее высокой плотностью энергии, бесконтактной обработкой и высокой адаптируемостью к автоматизации постепенно стала одним из важных процессов в производстве аккумуляторов. Лазерная сварка позволяет добиться высокоточных-герметичных соединений, обеспечивая стабильную и надежную герметизирующую среду внутри аккумулятора, особенно в конструкциях корпусов из алюминиевых сплавов, таких как алюминиевый корпус аккумуляторной батареи или корпус призматического элемента.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс производства аккумуляторов обычно включает в себя несколько этапов, таких как производство элементов, промежуточный-этап сборки и конечная-интеграция PACK. На этих этапах лазерная сварка широко используется в таких ключевых процессах, как сварка выступов, точечная сварка электродом, предварительная-сварка элементов, сварка герметизации корпуса и верхней крышки, а также герметизация порта впрыска жидкости. Между тем, на этапе сборки последующего модуля и ПАКЕТА также необходимо выполнить такие процессы, как сварка соединительных деталей, сварка взрывозащищенного клапана и сварка клемм аккумулятора. Эти конструкции часто непосредственно интегрируются в структурные компоненты, такие как призматические корпуса аккумуляторов из алюминиевого сплава или алюминиевые корпуса для элементов литий-ионных аккумуляторов. Таким образом, качество сварки играет решающую роль в герметичности аккумулятора, прочности конструкции и термической стабильности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В конструкции элемента герметизирующая сварка между корпусом аккумулятора и крышкой является одним из наиболее важных этапов производства. Корпуса силовых батарей обычно изготавливаются из алюминиевого сплава серии 3003, толщина обычно составляет от 0,6 до 0,8 мм. Высокое-качество сварных швов между корпусом и крышкой может быть достигнуто с помощью импульсной лазерной сварки малой-мощности, образуя таким образом стабильное, герметичное пространство. Для призматических элементов эта структура обычно представляет собой алюминиевую оболочку призматического элемента или алюминиевую оболочку призматического литий-ионного аккумулятора. В реальном производстве дефекты сварки в основном включают непровар, пористость и разрушение сварного шва. Эти дефекты напрямую влияют на герметичность и устойчивость корпуса аккумулятора к давлению, тем самым влияя на срок службы аккумулятора и показатели безопасности. Сварка клемм аккумулятора является важной структурой соединения, обеспечивающей проводимость тока в силовых батареях. Клеммы обычно делятся на положительные и отрицательные электроды, причем положительный электрод обычно изготавливается из алюминия, а отрицательный электрод - из меди.

 

Несколько ячеек можно соединить последовательно или параллельно с помощью сварных разъемов, образуя целостный аккумуляторный модуль. Клеммы обычно интегрированы с крышкой аккумуляторного отсека и установлены в верхней конструкции алюминиевого корпуса литиевого элемента или алюминиевого корпуса литиевого аккумулятора. При реальной сварке концевая сварка склонна к появлению таких дефектов, как поры, главным образом из-за небольшого диаметра зоны сварки и тенденции к остатку примесей, таких как штамповое масло или чистящие средства. Под воздействием лазерного излучения высокой-энергии-плотности эти примеси быстро испаряются, образуя пузырьки, которые вылетают наружу и создают пустоты в сварном шве. Поэтому особенно важны пред-очистка перед сваркой и оптимизация кривой мощности лазера.

 

Взрывозащищенная сварка клапанов-является важным компонентом конструкции безопасности силовых батарей. Взрывозащищенные-клапаны обычно устанавливаются на крышке аккумулятора, и их функция заключается в активном разрыве и сбросе давления при аномальном повышении внутреннего давления аккумулятора, предотвращая тем самым несчастные случаи, связанные с взрывом аккумулятора. Взрывозащищенные-клапаны обычно состоят из двух слоев алюминиевых листов,-сваренных вместе лазером, при этом давление детонации обычно контролируется в пределах от 0,4 до 0,7 МПа. Эту конструкцию часто интегрируют в упаковку алюминиевых корпусов аккумуляторных батарей для транспортных средств на новых источниках энергии или аккумуляторных блоков с алюминиевыми корпусами, что требует чрезвычайно строгого контроля за сваркой сварных швов и подводом тепла. Чрезмерная или недостаточная энергия сварки может привести к нестабильному давлению срабатывания во взрывозащищенном клапане, что повлияет на общие показатели безопасности аккумулятора.

 

При изготовлении аккумуляторного модуля решающим процессом является сварка адаптера, соединяющая аккумуляторный элемент с крышкой. Адаптеру необходима не только хорошая проводимость, но и выдерживать значительные токовые нагрузки и механические воздействия. В практических конструкциях адаптер обычно приваривается к алюминиевому корпусу батареи глубокой вытяжки или алюминиевому корпусу аккумуляторной батареи, образуя стабильное соединение с выступами элемента. Поскольку медь имеет низкое поглощение лазерного излучения и высокую отражательную способность, во время сварки медь-разнородных металлов требуется более высокая плотность энергии, чтобы обеспечить проплавление сварного шва и прочность соединения. В то же время необходим строгий контроль разбрызгивания, чтобы предотвратить попадание частиц в аккумуляторный элемент и возникновение коротких замыканий.

 

В системах силовых аккумуляторных батарей качество сварки аккумуляторных модулей напрямую влияет на однородность тока и эффективность терморегулирования всей системы. Батарейный модуль состоит из нескольких ячеек, соединенных последовательно и параллельно, а также требует системы управления батареями (BMS) для мониторинга и защиты. В этой сложной конструкции для сварки соединительных деталей обычно требуется-мощное лазерное оборудование для обеспечения стабильной сварки толстых медных или алюминиевых материалов. Например, в крупномасштабных-системах хранения энергии или аккумуляторах новых энергетических транспортных средств соединительная конструкция обычно устанавливается внутри структурного каркаса алюминиевого корпуса для литий-железо-фосфатных элементов или алюминиевого корпуса для призматического литий-ионного аккумулятора, чтобы обеспечить структурную прочность и электрическую надежность модуля.

 

Хотя лазерная сварка имеет значительные преимущества при производстве аккумуляторов, при сварке материалов из алюминиевых сплавов остается ряд технических проблем. Во-первых, существует проблема пористости. Благодаря высокой растворимости водорода в ванне расплавленного алюминиевого сплава при быстром затвердевании легко образуются водородные поры. Кроме того, схлопывание точечных отверстий во время лазерной сварки также может создавать дефекты пористости. Во-вторых, существует проблема горячего растрескивания. Поскольку алюминиевые сплавы являются типичными эвтектическими сплавами, во время охлаждения сварки склонны возникать трещины по границам зерен, тем самым снижая прочность сварного соединения. Эти проблемы особенно распространены при сварке критически важных компонентов конструкции, таких как алюминиевые корпуса литий-ионных аккумуляторных элементов или призматические корпуса аккумуляторов из алюминиевого сплава.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Еще одним распространенным дефектом являются сварочные брызги, также известные как «брызги». Это явление обычно вызвано поверхностным загрязнением материалов, чрезмерно высокой плотностью лазерной энергии или недостаточной стабильностью лазерного луча. Если на поверхности материала в зоне сварки имеются поры или выступы, высокоэнергетический лазер может быстро вызвать локальное испарение, приводящее к разбрызгиванию металла. Для аккумуляторных модулей, установленных в алюминиевых корпусах призматических элементов или алюминиевых корпусных конструкциях аккумуляторов, попадание брызг в элемент может привести к повреждению изоляции или риску короткого замыкания. Поэтому в реальном производстве проблемы с разбрызгиванием необходимо уменьшать за счет оптимизации параметров лазера, повышения чистоты материала и надлежащего контроля размера пятна.

 

Процессы сварки также различаются в разных конструкциях аккумуляторов. Например, при сварке язычков пакетных аккумуляторов требуется специальный инструмент для плотного прижатия язычков и обеспечения стабильного сварочного зазора, тем самым достигая S--образной или спиральной траектории сварки. В цилиндрических батареях сварка в основном сосредоточена в области соединения положительного электрода, поскольку оболочка отрицательного электрода тоньше и склонна к прожогу-насквозь. В призматических батареях в основном используется метод герметизирующей сварки оболочки-и-крышки, обычно разделяемый на конструкции с верхней-сварной сваркой и боковой-сварной сваркой. Методы боковой-сварки снижают риск попадания брызг в ячейку, но требуют более высоких стандартов чистоты материала и стабильности оборудования. Методы верхней-сварки больше подходят для массового производства, но требуют более точных технологий обработки корпуса. Эти сварочные конструкции обычно используются в конструкциях корпусов аккумуляторов, таких как алюминиевые корпуса для призматических литий-ионных аккумуляторов или алюминиевые корпуса аккумуляторов для новых энергетических транспортных средств.

 

В целом, с развитием новых энергетических транспортных средств и отраслей по хранению энергии, производство аккумуляторов развивается в сторону более высокой точности, автоматизации и интеллекта. Технология лазерной сварки, обладающая такими преимуществами, как высокая эффективность, низкое тепловое воздействие и применимость к сложным конструкциям, стала ключевым производственным процессом при производстве аккумуляторов. От упаковки элементов до сборки модулей и интеграции системы PACK, технология лазерной сварки проходит через весь производственный процесс и обеспечивает высокую степень синергии с ключевыми структурными компонентами, такими как литиевые элементы, алюминиевые корпуса и аккумуляторные блоки с алюминиевыми корпусами.

 

 

В процессе производства аккумуляторных батарей для изготовления высококачественных-корпусов аккумуляторов необходимы не только превосходные свойства материала, но и способность адаптироваться к процессам точной сварки. Наша компания специализируется на исследованиях, разработке и производстве структурных компонентов для аккумуляторов новой энергии, предлагая широкий выбор высокоточных-корпусов для аккумуляторов, в том числе корпус из глубокотянутого алюминиевого аккумулятора, корпус призматического элемента и алюминиевые корпуса для литий-ионных аккумуляторных элементов. Эти компоненты изготовлены из высокопрочного-алюминиевого сплава и изготовлены с помощью процессов прецизионной штамповки и глубокой вытяжки, что соответствует самым строгим требованиям, предъявляемым к аккумуляторным батареям с точки зрения герметизации, структурной прочности и свариваемости.

 

Наша продукция широко используется в аккумуляторных системах транспортных средств, аккумуляторных батареях и высокопроизводительных-модулях аккумуляторов, предоставляя клиентам надежный алюминиевый корпус для аккумуляторов иПакет алюминиевого корпусарешения, помогающие повысить безопасность и эффективность производства аккумуляторных систем.