คุณรู้หรือไม่ว่ากระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของแบตเตอรี่พลังงาน

การพัฒนายานยนต์พลังงานใหม่อย่างระเบิดในช่วงสองปีที่ผ่านมาได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อย ๆ จากโลกภายนอก ไม่เพียงแต่ผลกระทบของการบริโภคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในเขตอุตสาหกรรมด้วย แนวโน้มทางเทคโนโลยีที่นำโดยรถยนต์พลังงานใหม่ก็เติบโตขึ้นเป็น พลังอันทรงพลังที่ไม่อาจมองข้ามได้ วันนี้เราจะมาพูดถึงกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ใช้กับแบตเตอรี่ ซึ่งเป็นแกนพลังงานของยานพาหนะพลังงานใหม่

ด้วยยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ที่เพิ่มขึ้น กำลังการผลิตติดตั้งของแบตเตอรี่พลังงานก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าในปี 2021 ยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่ของจีน 3.521 ล้าน เพิ่มขึ้น 157.5%; กำลังการผลิตติดตั้งของแบตเตอรี่กำลังสูงถึง 154.5GWh เพิ่มขึ้น 142.8% ผู้ผลิตแบตเตอรี่ได้ขยายกำลังการผลิต นักวิชาการ Ouyang Minggao ที่รถยนต์ไฟฟ้าผู้เชี่ยวชาญ 100 คนกล่าวว่าภายในปี 2568 กำลังการผลิตแบตเตอรี่พลังงานของจีนจะสูงถึง 3,000GWh ในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่พลังงาน ต้นทุนต่ำ คุณภาพสูง และประสิทธิภาพสูงเป็นเป้าหมายหลักสามประการที่องค์กรการผลิตดำเนินการ ดังนั้นกระบวนการทางเทคนิคและอุปกรณ์อัจฉริยะที่สามารถบรรลุเป้าหมายทั้งสามนี้จึงเป็นที่ชื่นชอบของผู้ผลิตแบตเตอรี่

ด้านในของแบตเตอรี่พลังงานยังเป็นระบบที่ซับซ้อนทั้งหมด ตั้งแต่เซลล์แบตเตอรี่ โมดูลแบตเตอรี่ และชุดแบตเตอรี่ หลังจากกระบวนการผลิต และสุดท้ายก็ประกอบเข้ากับระบบแบตเตอรี่พลังงานทั้งหมด การเชื่อมต่อระหว่างวัสดุและวัสดุ โมดูลและโมดูล และโครงสร้างแบตเตอรี่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเชื่อมที่มีความต้องการสูง -การเชื่อมด้วยเลเซอร์.

การเลือกวิธีการและกระบวนการเชื่อมที่เหมาะสมในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่พลังงานจะส่งผลโดยตรงต่อต้นทุน คุณภาพ ความปลอดภัย และความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ ถัดไปเรียงลำดับเนื้อหาของการเชื่อมแบตเตอรี่พลังงาน

แบตเตอรี่กำลังแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่สี่เหลี่ยม ทรงกระบอก และแบตเตอรี่อ่อน ในปัจจุบัน ในการผลิตแบตเตอรี่กำลัง การใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย:

กระบวนการกลาง:การเชื่อมหูเสา (รวมถึงการเชื่อมเบื้องต้น), การเชื่อมจุดของสายพานเสา, การเชื่อมแบตเตอรี่ล่วงหน้าเข้ากับเปลือก, การเชื่อมปิดผนึกของฝาครอบด้านบนของเปลือก, การเชื่อมปิดผนึกของช่องฉีดของเหลว ฯลฯ

หลังกระบวนการ:รวมถึงการเชื่อมแผ่นเชื่อมต่อโมดูลแบตเตอรี่ PACK เช่นเดียวกับแผ่นฝาครอบด้านหลังโมดูลบนการเชื่อมวาล์วป้องกันการระเบิด

เปลือกและแผ่นปิดของแบตเตอรี่กำลังมีบทบาทในการห่อหุ้มอิเล็กโทรไลต์และวัสดุอิเล็กโทรดที่รองรับ ทำให้มีสภาพแวดล้อมปิดที่มั่นคงสำหรับการจัดเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้า และคุณภาพการเชื่อมจะกำหนดความหนาแน่นและกำลังอัดของแบตเตอรี่โดยตรง จึงส่งผลต่ออายุการใช้งานและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ เปลือกแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ Al3003 ซึ่งมีความหนาโดยทั่วไประหว่าง 0.6 ถึง 0.8 มม. และโดยทั่วไปจะใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์พลังงานต่ำ ตำแหน่งการเชื่อมต่อของเปลือกและแผ่นปิดจะแสดงในรูป ซึ่งปัญหาด้านคุณภาพหลักของการเชื่อมด้วยเลเซอร์คือการไม่ทะลุ ความพรุน และเบด ซึ่งจะช่วยลดความแน่นของแบตเตอรี่

ขั้วของแบตเตอรี่เป็นแผ่นสัมผัสบวกและลบของแบตเตอรี่ โดยทั่วไปแล้ว อิเล็กโทรดบวกจะใช้อลูมิเนียม และอิเล็กโทรดลบใช้ทองแดง และบทบาทของมันคือทำให้ขั้วแบตเตอรี่เชื่อมผ่านแผ่นเชื่อมต่อเพื่อสร้างชุด และวงจรขนานเพื่อสร้างโมดูลแบตเตอรี่

วาล์วป้องกันการระเบิดเป็นตัววาล์วที่มีผนังบางบนแผ่นซีลแบตเตอรี่ เมื่อแรงดันภายในของแบตเตอรี่เกินค่าที่ระบุ ตัววาล์วป้องกันการระเบิดจะแตกและยุบตัวก่อนเพื่อคลายแรงดันและป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ระเบิด โครงสร้างของวาล์วป้องกันการระเบิดนั้นชาญฉลาด และแผ่นโลหะอลูมิเนียมสองแผ่นที่มีรูปร่างบางอย่างถูกเชื่อมอย่างแน่นหนาด้วยการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เมื่อความดันภายในแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นถึงค่าหนึ่ง แผ่นอะลูมิเนียมจะแตกออกจากตำแหน่งร่องที่ออกแบบไว้ ป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ขยายตัวเพิ่มเติมและทำให้เกิดการระเบิด ดังนั้น กระบวนการนี้มีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ โดยกำหนดให้รอยเชื่อมต้องถูกปิดผนึก ควบคุมการป้อนความร้อนอย่างเข้มงวด และสร้างความมั่นใจว่าค่าความดันความเสียหายของรอยเชื่อมจะคงที่ภายในช่วงที่กำหนด (โดยทั่วไปคือ 0 4~0.7MPa) ขนาดใหญ่เกินไปหรือเล็กเกินไปจะมีผลกระทบอย่างมากต่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่

แผ่นอะแดปเตอร์และการเชื่อมต่อแบบอ่อนเป็นส่วนประกอบสำคัญในการเชื่อมต่อแผ่นฝาครอบแบตเตอรี่และเซลล์แบตเตอรี่ นอกจากนี้ ยังต้องคำนึงถึงกระแสไฟเกิน ความแข็งแรง และการกระเด็นของแบตเตอรี่ต่ำด้วย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความกว้างของการเชื่อมที่เพียงพอในกระบวนการเชื่อมด้วยแผ่นปิด และไม่จำเป็นต้องมีอนุภาคตกลงบนแบตเตอรี่เพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรของแบตเตอรี่ วงจร เนื่องจากทองแดงเป็นวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบ ทองแดงจึงเป็นวัสดุผกผันสูงและมีอัตราการดูดซับต่ำ ซึ่งต้องใช้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่าในการเชื่อมเมื่อทำการเชื่อม และเลเซอร์คอมโพสิตแสงสีฟ้ารุ่นล่าสุดสามารถแก้ปัญหากระบวนการแบบเดิมได้ เช่น การผกผันและการกระเด็นสูง

เสาบนแผ่นฝาครอบแบตเตอรี่แบ่งออกเป็นแบตเตอรี่ภายในและการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ภายนอก การเชื่อมต่อภายในของแบตเตอรี่คือการเชื่อมระหว่างขั้วเซลล์และขั้วฝาครอบ การเชื่อมต่อภายนอกของแบตเตอรี่คือการเชื่อมขั้วแบตเตอรี่ผ่านแผ่นเชื่อมต่อเพื่อสร้างอนุกรมและวงจรขนานเพื่อสร้างโมดูลแบตเตอรี่

ปัญหาหลักของการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบตเตอรี่ก็คือข้อบกพร่องของรูและสาเหตุก็คล้ายกับวาล์วป้องกันการระเบิด การเชื่อมเสานั้นเป็นพื้นผิวผสมพันธุ์ของบล็อกถ่ายโอนอะลูมิเนียมและเสา และมีเส้นผ่านศูนย์กลางของรูบล็อกอะลูมิเนียมเพียงประมาณ 6 มม. ซึ่งทำให้ง่ายต่อการกักเก็บสิ่งสกปรก เช่น การปั๊มน้ำมันและสารทำความสะอาด แสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงทำให้อุณหภูมิของการเชื่อมพุ่งสูงขึ้น ส่งผลให้เกิดการระเหยของสิ่งเจือปนที่ตกค้างที่ขั้วอย่างรวดเร็ว และฟองอากาศจะหลุดออกไปและเอาชนะแรงตึงผิวของสระเชื่อมเพื่อออกจากสระเชื่อม ส่งผลให้เกิดรู ข้อบกพร่อง ในกระบวนการนี้ การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของกำลังเลเซอร์แบบพัลซิ่งจะเพิ่มแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดรูระเบิด ดังนั้น นอกเหนือจากการปรับปรุงการทำความสะอาดก่อนการเชื่อมแล้ว ข้อบกพร่องของรูยังสามารถลดลงได้ด้วยการปรับรูปแบบกำลังเลเซอร์ให้เหมาะสม

โมดูลแบตเตอรี่สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นการรวมเซลล์ลิเธียมไอออนแบบอนุกรมและขนาน และมีอุปกรณ์ตรวจสอบและจัดการแบตเตอรี่ตัวเดียว การออกแบบโครงสร้างของโมดูลแบตเตอรี่มักจะเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพและความปลอดภัยของชุดแบตเตอรี่ โครงสร้างของมันต้องรองรับ แก้ไข และปกป้องเซลล์ ในเวลาเดียวกัน วิธีตอบสนองความต้องการของกระแสเกิน ความสม่ำเสมอของกระแส วิธีควบคุมอุณหภูมิของเซลล์ และดูว่ามีความผิดปกติร้ายแรงหรือไม่ เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาลูกโซ่ ฯลฯ จะเป็น เกณฑ์การตัดสินข้อดีของโมดูลแบตเตอรี่

ในเวลาเดียวกันเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนของทองแดงและอลูมิเนียมทำได้เร็วมากและการสะท้อนแสงของเลเซอร์สูงมาก ความหนาของแผ่นเชื่อมต่อจึงค่อนข้างใหญ่ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เลเซอร์กำลังสูงกว่าเพื่อให้ได้ การเชื่อม

ปัจจุบันปัญหาหลักของการเชื่อมด้วยเลเซอร์ในแบตเตอรี่กำลังคือข้อบกพร่องในการเชื่อม เช่น รูพรุน รอยแตก การขึ้นรูปไม่ดี และรูระเบิด ข้อบกพร่องเหล่านี้ส่งผลให้ความแข็งแรง ความแน่น และการนำไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลง ส่งผลให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยต่างๆ เช่น การระเบิดของแบตเตอรี่ การรั่วไหล และความร้อน เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ การศึกษาจำนวนมากมุ่งเน้นไปที่การปรับกระบวนการให้เหมาะสม การปรับกำลังการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ความกว้างของพัลส์ ความเร็วในการเชื่อม จำนวนการพร่ามัว และพารามิเตอร์อื่นๆ สามารถลดข้อบกพร่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ไม่ยากเลยที่จะเห็นว่ากระบวนการเชื่อมแบตเตอรี่กำลังทำงานได้ดี และปัญหาเล็กๆ น้อยๆ จะส่งผลต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ที่กำลังดำเนินการเสร็จแล้วในภายหลัง ดังนั้นวัสดุคุณภาพสูงและเครื่องมือเชื่อมเลเซอร์คุณภาพสูงจึงเป็นพื้นฐานในการประกันความสำเร็จของกระบวนการเชื่อม เทคโนโลยีอัจฉริยะที่นำเสนอโดยการวางแผนเส้นทางการเชื่อมด้วยเลเซอร์ การระบุรอยเชื่อม การระบุข้อบกพร่อง การตรวจสอบคุณภาพ ฯลฯ ก็เป็นหนึ่งในจุดสำคัญในการวิจัยในอนาคตเช่นกัน

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. เป็นองค์กรเทคโนโลยีขั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้านการวิจัยและพัฒนา การผลิตและการขายเครื่องหุ้มด้วยเลเซอร์อัตโนมัติ เครื่องหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูง เครื่องดับด้วยเลเซอร์ เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ และอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติด้วยเลเซอร์ ผลิตภัณฑ์ของเรามีความคุ้มค่าและจำหน่ายในประเทศและต่างประเทศ หากคุณสนใจในผลิตภัณฑ์ของเรา โปรดติดต่อเราที่ bob@gshenglaser.com