สิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับเครื่องเชื่อมเลเซอร์
อย่างที่เราทราบกันดีว่า แบตเตอรี่ที่ให้พลังงานขับเคลื่อนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเรียกว่าแบตเตอรี่พลังงาน ซึ่งรวมถึงแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบดั้งเดิม แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ และแบตเตอรี่พลังงานลิเธียมไอออนที่เกิดขึ้นใหม่ ซึ่งแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่พลังงานประเภทพลังงาน (รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด) และแบตเตอรี่พลังงานประเภทพลังงาน แบตเตอรี่ไฟฟ้า (รถยนต์ไฟฟ้าล้วน)
ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานแบตเตอรี่กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์
แบตเตอรี่พลังงานคิดเป็น 30 เปอร์เซ็นต์ -40 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนของรถยนต์พลังงานใหม่ และเป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของต้นทุนของรถยนต์พลังงานใหม่ สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญมากสำหรับตัวบ่งชี้ที่สำคัญ เช่น ระยะการแล่น อายุการใช้งานของยานพาหนะ และความปลอดภัยของรถยนต์พลังงานใหม่ ดังนั้น การปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่พลังงานจึงเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของรถยนต์พลังงานใหม่
ในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ไฟฟ้า ตั้งแต่การผลิตเซลล์ไปจนถึงการประกอบ PACK การเชื่อมเป็นกระบวนการผลิตที่สำคัญมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โครงสร้างแบตเตอรี่พลังงานประกอบด้วยวัสดุหลายชนิด เช่น เหล็ก อะลูมิเนียม ทองแดง นิเกิล เป็นต้น โลหะเหล่านี้อาจนำมาทำเป็นขั้วไฟฟ้า สายไฟ หรือปลอกหุ้ม ดังนั้น ไม่ว่าจะเป็นการเชื่อมระหว่างวัสดุเดียวหรือหลายวัสดุ กระบวนการเชื่อมจะต้องมีข้อกำหนดที่สูงขึ้น
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้ทิศทางที่ยอดเยี่ยมและความหนาแน่นพลังงานสูงของลำแสงเลเซอร์ในการทำงาน ลำแสงเลเซอร์จะโฟกัสไปที่พื้นที่เล็กๆ ผ่านระบบออปติก และแหล่งความร้อนที่มีพลังงานเข้มข้นสูงจะก่อตัวขึ้นบนชิ้นส่วนที่เชื่อมในเวลาอันสั้น โซนเพื่อให้ประสานละลายและสร้างรอยต่อประสานและเชื่อมที่มั่นคง
ในห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งหมดของแบตเตอรี่พลังงาน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตแบตเตอรี่พลังงานลิเธียมขั้นกลาง เนื่องจากเป็นวิธีการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูง จึงมีความยืดหยุ่นสูง แม่นยำ และมีประสิทธิภาพ และสามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตแบตเตอรี่พลังงานได้ เป็นตัวเลือกแรกในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ไฟฟ้าและกลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานของสายการผลิตแบตเตอรี่ไฟฟ้า.
การใช้งานเชื่อมทั่วไปสำหรับแบตเตอรี่ไฟฟ้า
แบตเตอรี่ไฟฟ้าแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่ทรงสี่เหลี่ยม ทรงกระบอก และแบตเตอรี่แบบซอง ในปัจจุบัน ในการผลิตแบตเตอรี่พลังงาน การเชื่อมโยงของการใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย:
- กระบวนการกลาง: การเชื่อมแท็บ (รวมถึงการเชื่อมล่วงหน้า), การเชื่อมจุดของเสา, การเชื่อมแบตเตอรี่ล่วงหน้าเข้ากับเปลือก, การเชื่อมปิดผนึกของฝาครอบด้านบนของเปลือก, การเชื่อมปิดผนึกของพอร์ตฉีดของเหลว ฯลฯ
- กระบวนการต่อมา: รวมถึงการเชื่อมชิ้นส่วนเชื่อมต่อเมื่อติดตั้งโมดูล PACK แบตเตอรี่ และการเชื่อมวาล์วป้องกันการระเบิดบนแผ่นปิดด้านหลังโมดูล เป็นต้น
1. การเชื่อมวาล์วป้องกันการระเบิดของแบตเตอรี่
วาล์วป้องกันการระเบิดเป็นตัววาล์วที่มีผนังบางบนแผ่นปิดผนึกแบตเตอรี่ เมื่อแรงดันภายในแบตเตอรี่เกินค่าที่กำหนด ตัววาล์วป้องกันการระเบิดจะเป็นตัวแรกที่แตกและระบายออก ปล่อยแรงดันและป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ระเบิด โครงสร้างของวาล์วป้องกันการระเบิดนั้นมีความชาญฉลาด และแผ่นโลหะอลูมิเนียมสองแผ่นที่มีรูปร่างบางอย่างถูกเชื่อมอย่างแน่นหนาด้วยการเชื่อมด้วยเลเซอร์ เมื่อแรงดันภายในแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นถึงค่าหนึ่ง แผ่นอะลูมิเนียมจะหลุดออกจากตำแหน่งร่องที่ออกแบบไว้เพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ขยายตัวและทำให้เกิดการระเบิด ดังนั้น กระบวนการนี้จึงมีข้อกำหนดที่เข้มงวดอย่างยิ่งในกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ซึ่งจำเป็นต้องปิดผนึกรอยเชื่อม ควบคุมความร้อนเข้าอย่างเคร่งครัด และตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่าความดันความล้มเหลวของรอยเชื่อมคงที่ภายในช่วงที่กำหนด (โดยทั่วไปคือ 0.4~0.7MPa) ขนาดใหญ่หรือเล็กเกินไปจะทำให้เกิดความเสียหาย มีผลกระทบอย่างมากต่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่
ดังนั้น วาล์วป้องกันการระเบิดโดยทั่วไปจึงใช้การเชื่อมประกบ การปฏิบัติจำนวนมากได้พิสูจน์แล้วว่าการใช้เลเซอร์เชื่อมแบบไฮบริดสามารถบรรลุการเชื่อมความเร็วสูงและคุณภาพสูง และรับประกันความเสถียรในการเชื่อม ประสิทธิภาพการเชื่อม และผลผลิต
2. การเชื่อมเสา
ขั้วบนฝาครอบแบตเตอรี่แบ่งออกเป็นการเชื่อมต่อภายในแบตเตอรี่และการเชื่อมต่อภายนอกแบตเตอรี่ การเชื่อมต่อภายในของแบตเตอรี่คือการเชื่อมแถบแบตเตอรี่กับขั้วของแผ่นปิด การเชื่อมต่อภายนอกของแบตเตอรี่คือการเชื่อมขั้วแบตเตอรี่ผ่านชิ้นส่วนเชื่อมต่อเพื่อสร้างวงจรอนุกรมและวงจรขนานเพื่อสร้างโมดูลแบตเตอรี่
ขั้วของแบตเตอรี่คือขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ โดยทั่วไป ขั้วบวกทำจากอะลูมิเนียม ส่วนขั้วลบทำจากทองแดง โครงสร้างที่ใช้กันทั่วไปคือโครงสร้างโลดโผน ซึ่งจะถูกเชื่อมอย่างสมบูรณ์หลังจากการโลดโผนเสร็จสิ้น และขนาดของมันโดยทั่วไปคือวงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 เมื่อทำการเชื่อม ในกรณีที่ต้องใช้แรงดึงและค่าการนำไฟฟ้าตามการออกแบบ แนะนำให้ใช้ไฟเบอร์เลเซอร์หรือเลเซอร์เชื่อมแบบไฮบริดที่มีคุณภาพของลำแสงที่ดีและการกระจายพลังงานที่สม่ำเสมอ การเชื่อมโครงสร้างอลูมิเนียม-อลูมิเนียม ความมั่นคงในการเชื่อมโครงสร้างทองแดง-ทองแดง ลดการกระเด็น และเพิ่มผลผลิตการเชื่อม
3. การเชื่อมอะแดปเตอร์
ชิ้นส่วนอะแดปเตอร์และการเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นเป็นส่วนประกอบสำคัญในการเชื่อมต่อฝาครอบแบตเตอรี่และเซลล์แบตเตอรี่ ต้องคำนึงถึงกระแสไฟเกิน ความแรง และข้อกำหนดการกระเด็นต่ำของแบตเตอรี่ในเวลาเดียวกัน ดังนั้นในระหว่างกระบวนการเชื่อมด้วยแผ่นปิด จะต้องมีความกว้างของรอยเชื่อมเพียงพอ และจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีอนุภาคตกลงบนเซลล์แบตเตอรี่เพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรของแบตเตอรี่ ทองแดงเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบ เป็นวัสดุสะท้อนแสงสูงที่มีอัตราการดูดซับต่ำ และต้องใช้ความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าในการเชื่อมระหว่างการเชื่อม เลเซอร์คอมโพสิตสามารถแก้ปัญหากระบวนการดั้งเดิมได้เป็นอย่างดี เช่น การสะท้อนแสงสูงและการกระเด็น
4. การเชื่อมปิดผนึกเปลือก
วัสดุตัวเรือนของแบตเตอรี่พลังงานประกอบด้วยอะลูมิเนียมอัลลอยและสเตนเลสสตีล ซึ่งในบรรดาวัสดุที่ใช้อะลูมิเนียมอัลลอยเป็นส่วนใหญ่ และบางส่วนเป็นอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นวัสดุที่มีความสามารถในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ได้ดีที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหล็กกล้าไร้สนิม 304 ไม่ว่าจะเป็นเลเซอร์แบบพัลซิ่งหรือแบบต่อเนื่องก็สามารถรับรอยเชื่อมที่มีลักษณะและประสิทธิภาพที่ดีได้
การใช้เลเซอร์อย่างต่อเนื่องเพื่อเชื่อมแบตเตอรี่ลิเธียมเปลือกบางสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ 5 ถึง 10 เท่า อีกทั้งรูปลักษณ์และการซีลก็ดีกว่าด้วย ปัจจุบัน เพื่อให้ได้ความเร็วในการเชื่อมที่เร็วขึ้นและรูปลักษณ์ที่สม่ำเสมอมากขึ้น บริษัทส่วนใหญ่ได้เริ่มใช้การเชื่อมแบบไฮบริดและจุดวงแหวนเพื่อแทนที่การเชื่อมแบบเส้นใยเดี่ยวความเร็วต่ำก่อนหน้านี้ ในปัจจุบัน ความเร็วในการเชื่อมของสายการผลิตจำนวนมากของบริษัทส่วนใหญ่สูงถึง 200 มม./วินาที และสายการเชื่อมใยแก้วนำแสงความเร็วต่ำของผู้ผลิตบางราย เพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของเม็ดเชื่อม ความเร็วในการผลิตจำนวนมากทั่วไปคือ 70 มม./วินาที
5. การเชื่อมเล็บ (พอร์ตฉีดอิเล็กโทรไลต์)
ตะปูอุดรูรั่ว (ฝาปิดรูฉีดของเหลว) มีหลายรูปแบบ รูปร่างของมันมักจะเป็นฝากลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 มม. และความหนาประมาณ 0.9 มม. การปรากฏตัวของรอยแตกและจุดระเบิด
เนื่องจากเป็นกระบวนการสุดท้ายของการเชื่อมเซลล์ อัตราผลตอบแทนของการเชื่อมตะปูแบบซีลจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากการมีอยู่ของอิเล็กโทรไลต์ที่ตกค้างระหว่างการเชื่อมตะปูแบบซีล ทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น จุดระเบิดและรูเข็ม และวิธีสำคัญในการยับยั้งข้อบกพร่องเหล่านี้คือการลดความร้อนเข้า หลังจากการทดลองระยะยาวและการตรวจสอบตลาดอย่างกว้างขวาง การใช้เลเซอร์ที่พัฒนาโดยอิสระเอซียสามารถปรับปรุงความเสถียรและความเข้ากันได้อย่างมากซึ่งจะช่วยปรับปรุงอัตราผลตอบแทนได้อย่างมาก ปัจจุบันอัตราผลตอบแทนของการเชื่อมเล็บด้วยเลเซอร์ ACEY สามารถเข้าถึง 99.5 เปอร์เซ็นต์
6. โมดูลแบตเตอรี่พลังงานและการเชื่อม PACK
โมดูลแบตเตอรี่สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นการรวมกันของเซลล์ลิเธียมไอออนแบบอนุกรมและแบบขนาน และเพิ่มอุปกรณ์ตรวจสอบและจัดการแบตเตอรี่เพียงชุดเดียว การออกแบบโครงสร้างของโมดูลแบตเตอรี่มักจะกำหนดประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ โครงสร้างต้องรองรับ แก้ไข และปกป้องแกนแบตเตอรี่ ในเวลาเดียวกัน วิธีการปฏิบัติตามข้อกำหนดของกระแสไฟเกิน ความสม่ำเสมอของกระแสไฟฟ้า วิธีการควบคุมอุณหภูมิของแกนแบตเตอรี่ให้ตรงตามข้อกำหนด และการพิจารณาว่าสามารถตัดไฟเมื่อมีความผิดปกติร้ายแรงหรือไม่ เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาลูกโซ่ ฯลฯ จะเป็นเกณฑ์ในการตัดสินคุณภาพของโมดูลแบตเตอรี่
เนื่องจากการเชื่อมด้วยเลเซอร์ระหว่างทองแดงและอะลูมิเนียมนั้นง่ายต่อการเกิดสารประกอบที่เปราะ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการใช้งานได้ จึงมักใช้การเชื่อมแบบอัลตราโซนิก และโดยทั่วไปแล้วทองแดงและทองแดง อะลูมิเนียม และอะลูมิเนียมจะเป็นการเชื่อมด้วยเลเซอร์ ในขณะเดียวกัน เนื่องจากทองแดงและอะลูมิเนียมนำความร้อนได้เร็วมาก และมีการสะท้อนแสงเลเซอร์สูงมาก ความหนาของชิ้นส่วนเชื่อมต่อจึงค่อนข้างใหญ่ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เลเซอร์กำลังสูงในการเชื่อม
Acey New Energy เป็นซัพพลายเออร์มืออาชีพที่เชี่ยวชาญในสายการประกอบชุดแบตเตอรี่ลิเธียมด้วยประสบการณ์ที่ทุ่มเทมากกว่า 12 ปีในด้านการเชื่อมแบตเตอรี่ลิเธียม และเราให้บริการโซลูชั่นแบบครบวงจรสำหรับสายการประกอบชุดแบตเตอรี่ทรงกระบอกและการเชื่อมอัตโนมัติ หากคุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องเชื่อมเลเซอร์โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา
