Lithiumbatterien mit quadratischem Aluminiumgehäuse bieten viele Vorteile wie einfache Struktur, gute Schlagfestigkeit, hohe Energiedichte und große Zellenkapazität. Sie waren schon immer die Hauptrichtung der inländischen Herstellung und Entwicklung von Lithiumbatterien und machten mehr als 40 % des Marktes aus.
Die Struktur der Lithiumbatterie mit quadratischem Aluminiumgehäuse ist in der Abbildung dargestellt und besteht aus einem Batteriekern (positive und negative Elektrodenblätter, Separator), Elektrolyt, Gehäuse, oberer Abdeckung und anderen Komponenten.
Quadratische Lithiumbatteriestruktur mit Aluminiumgehäuse
Während des Herstellungs- und Montageprozesses von Lithiumbatterien mit quadratischem Aluminiumgehäuse wird eine große Anzahl vonLaserschweißenEs sind Prozesse erforderlich, wie zum Beispiel: Schweißen von weichen Verbindungen von Batteriezellen und Abdeckplatten, Abdeckplatten-Dichtungsschweißen, Dichtnagelschweißen usw. Laserschweißen ist das Hauptschweißverfahren für prismatische Leistungsbatterien. Aufgrund seiner hohen Energiedichte, guten Leistungsstabilität, hohen Schweißpräzision, einfachen systematischen Integration und vielen weiteren Vorteilen,Laserschweißenist im Produktionsprozess von Lithiumbatterien mit prismatischem Aluminiumgehäuse unersetzlich. Rolle.
Automatische 4-Achsen-Galvanometerplattform von MavenFaserlaserschweißmaschine
Die Schweißnaht der oberen Abdeckungsdichtung ist die längste Schweißnaht in der quadratischen Aluminiumschalenbatterie und es ist auch die Schweißnaht, deren Schweißen am längsten dauert. In den letzten Jahren hat sich die Industrie zur Herstellung von Lithiumbatterien rasant entwickelt, und auch die Technologie des Laserschweißverfahrens zum Versiegeln der oberen Abdeckung und ihre Gerätetechnologie haben sich rasant weiterentwickelt. Basierend auf der unterschiedlichen Schweißgeschwindigkeit und Leistung der Geräte unterteilen wir die Laserschweißgeräte und -prozesse für die obere Abdeckung grob in drei Epochen. Es handelt sich um die Ära 1.0 (2015–2017) mit einer Schweißgeschwindigkeit von <100 mm/s, die Ära 2.0 (2017–2018) mit 100–200 mm/s und die Ära 3.0 (2019–) mit 200–300 mm/s. Im Folgenden wird die Entwicklung der Technologie im Laufe der Zeit vorgestellt:
1. Die 1.0-Ära der Top-Cover-Laserschweißtechnologie
Schweißgeschwindigkeit＜100 mm/s
Von 2015 bis 2017 begann die Zahl der inländischen Fahrzeuge mit neuer Energie aufgrund politischer Maßnahmen zu explodieren, und die Batterieindustrie begann zu expandieren. Allerdings sind die Technologieakkumulation und die Talentreserven inländischer Unternehmen noch relativ gering. Verwandte Batterieherstellungsprozesse und Gerätetechnologien stecken ebenfalls noch in den Kinderschuhen, und der Grad der Geräteautomatisierung ist relativ gering, Gerätehersteller haben gerade erst begonnen, sich auf die Herstellung von Leistungsbatterien zu konzentrieren und die Investitionen in Forschung und Entwicklung zu erhöhen. Zu diesem Zeitpunkt liegen die Anforderungen der Industrie an die Produktionseffizienz für quadratische Batterie-Laserversiegelungsgeräte normalerweise bei 6–10 ppm. Die Gerätelösung verwendet normalerweise einen 1-kW-Faserlaser, der durch einen normalen Laser emittiertLaserschweißkopf(wie im Bild gezeigt) und der Schweißkopf wird von einem Servoplattformmotor oder einem Linearmotor angetrieben. Bewegung und Schweißen, Schweißgeschwindigkeit 50-100 mm/s.
Mit einem 1-kW-Laser wird die obere Abdeckung des Batteriekerns geschweißt
ImLaserschweißenAufgrund der relativ geringen Schweißgeschwindigkeit und der relativ langen thermischen Zykluszeit der Schweißnaht hat das Schmelzbad genügend Zeit zum Fließen und Erstarren, und das Schutzgas kann das Schmelzbad besser abdecken, wodurch eine glatte und glatte Oberfläche entsteht Vollflächig, Schweißnähte mit guter Konsistenz, wie unten gezeigt.
Schweißnahtformung zum Niedergeschwindigkeitsschweißen der oberen Abdeckung
In Bezug auf die Ausrüstung ist die Produktionseffizienz zwar nicht hoch, die Ausrüstungsstruktur jedoch relativ einfach, die Stabilität gut und die Ausrüstungskosten niedrig, was den Anforderungen der Industrieentwicklung in diesem Stadium gut entspricht und den Grundstein für die spätere Technologie legt Entwicklung.
Obwohl die Ära 1.0 zum Schweißen der oberen Abdeckung die Vorteile einer einfachen Gerätelösung, niedriger Kosten und guter Stabilität bietet. Aber auch die inhärenten Grenzen liegen auf der Hand. Was die Ausstattung betrifft, kann die motorische Antriebsleistung den Bedarf nach einer weiteren Geschwindigkeitssteigerung nicht decken; Aus technologischer Sicht führt eine einfache Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit und der Laserleistung zur weiteren Beschleunigung zu einer Instabilität des Schweißprozesses und einer Verringerung der Ausbeute: Eine Erhöhung der Geschwindigkeit verkürzt die thermische Schweißzykluszeit und das Metall. Der Schmelzprozess ist intensiver. Die Spritzerbildung nimmt zu, die Anpassungsfähigkeit an Verunreinigungen wird schlechter und es kommt eher zur Bildung von Spritzerlöchern. Gleichzeitig verkürzt sich die Erstarrungszeit des Schmelzbades, wodurch die Schweißoberfläche rau wird und die Konsistenz abnimmt. Wenn der Laserpunkt klein ist, ist der Wärmeeintrag nicht groß und die Spritzer können reduziert werden, aber das Tiefen-zu-Breiten-Verhältnis der Schweißnaht ist groß und die Schweißnahtbreite reicht nicht aus; Wenn der Laserpunkt groß ist, muss eine größere Laserleistung zugeführt werden, um die Breite der Schweißnaht zu vergrößern. Groß, führt aber gleichzeitig zu vermehrten Schweißspritzern und einer schlechten Oberflächenqualität der Schweißnaht. Auf technischer Ebene bedeutet eine weitere Beschleunigung in dieser Phase, dass Ertrag gegen Effizienz eingetauscht werden muss und die Modernisierungsanforderungen für Ausrüstung und Prozesstechnologie zu Anforderungen der Industrie geworden sind.
2. Die 2.0-Ära der Top-CoverLaserschweißenTechnologie
Schweißgeschwindigkeit 200 mm/s
Im Jahr 2016 betrug die installierte Kapazität an Autobatterien in China etwa 30,8 GWh, im Jahr 2017 waren es etwa 36 GWh, und im Jahr 2018, als eine weitere Explosion eingeläutet wurde, erreichte die installierte Kapazität 57 GWh, was einer Steigerung von 57 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Außerdem wurden fast eine Million Personenkraftwagen mit neuer Energie produziert, was einer Steigerung von 80,7 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Hinter der Explosion der installierten Kapazität steht die Freigabe von Produktionskapazitäten für Lithiumbatterien. Neue Energie-Pkw-Batterien machen mehr als 50 % der installierten Kapazität aus, was auch bedeutet, dass die Anforderungen der Branche an Batterieleistung und -qualität immer strenger werden und die damit einhergehenden Verbesserungen in der Fertigungsanlagentechnologie und Prozesstechnologie ebenfalls in eine neue Ära eingetreten sind : Um die Anforderungen an die Produktionskapazität einer einzelnen Linie zu erfüllen, muss die Produktionskapazität von Laserschweißgeräten für die obere Abdeckung auf 15–20 ppm erhöht werdenLaserschweißenDie Geschwindigkeit muss 150-200 mm/s erreichen. Daher haben verschiedene Gerätehersteller in Bezug auf Antriebsmotoren die Linearmotorplattform so aufgerüstet, dass ihr Bewegungsmechanismus die Bewegungsleistungsanforderungen für das Schweißen mit rechteckiger Flugbahn und gleichmäßiger Geschwindigkeit von 200 mm/s erfüllt. Um die Schweißqualität beim Hochgeschwindigkeitsschweißen sicherzustellen, sind jedoch weitere Prozessdurchbrüche erforderlich, und Unternehmen der Branche haben zahlreiche Untersuchungen und Studien durchgeführt: Im Vergleich zur 1.0-Ära besteht das Problem beim Hochgeschwindigkeitsschweißen in der 2.0-Ära in der Verwendung Bei gewöhnlichen Faserlasern zur Ausgabe einer einzelnen Punktlichtquelle über gewöhnliche Schweißköpfe ist die Auswahl schwierig, um die 200 mm/s-Anforderung zu erfüllen.
In der ursprünglichen technischen Lösung kann der Schweißformungseffekt nur durch die Konfiguration von Optionen, die Anpassung der Punktgröße und die Anpassung grundlegender Parameter wie der Laserleistung gesteuert werden: Bei Verwendung einer Konfiguration mit einem kleineren Punkt ist das Schlüsselloch des Schweißbads klein , wird die Beckenform instabil und die Schweißung wird instabil. Auch die Nahtschweißbreite ist relativ gering; Bei Verwendung einer Konfiguration mit einem größeren Lichtfleck erhöht sich die Stichlochwirkung, aber die Schweißleistung wird deutlich erhöht und die Spritzer- und Blaslochraten werden deutlich erhöht.
Theoretisch, wenn Sie den Schweißbildungseffekt bei hoher Geschwindigkeit sicherstellen möchtenLaserschweißenFür die obere Abdeckung müssen Sie folgende Anforderungen erfüllen:
① Die Schweißnaht hat eine ausreichende Breite und das Verhältnis von Schweißnahttiefe zu Breite ist angemessen, was erfordert, dass der Wärmeeinwirkungsbereich der Lichtquelle groß genug ist und die Schweißlinienenergie in einem angemessenen Bereich liegt;
② Die Schweißnaht ist glatt, was erfordert, dass die thermische Zykluszeit der Schweißnaht während des Schweißprozesses lang genug ist, damit das Schmelzbad ausreichend flüssig ist und die Schweißnaht unter dem Schutz des Schutzgases zu einer glatten Metallschweißnaht erstarrt;
③ Die Schweißnaht hat eine gute Konsistenz und wenige Poren und Löcher. Dies erfordert, dass der Laser während des Schweißprozesses stabil auf das Werkstück einwirkt und das hochenergetische Strahlplasma kontinuierlich erzeugt wird und auf die Innenseite des Schmelzbades einwirkt. Das geschmolzene Pool erzeugt unter der Plasmareaktionskraft „Schlüssel“. „Loch“, das Schlüsselloch ist groß genug und stabil genug, so dass der erzeugte Metalldampf und das Plasma nicht leicht ausgestoßen werden und Metalltröpfchen hervorbringen, die Spritzer bilden, und das geschmolzene Pool um das Schlüsselloch herum nicht leicht kollabieren und Gas enthalten kann . Selbst wenn Fremdkörper während des Schweißvorgangs verbrannt werden und Gase explosionsartig freigesetzt werden, begünstigt ein größeres Schlüsselloch die Freisetzung explosiver Gase und reduziert Metallspritzer und die Bildung von Löchern.
Als Reaktion auf die oben genannten Punkte haben Batteriehersteller und Gerätehersteller in der Branche verschiedene Versuche und Praktiken unternommen: Die Herstellung von Lithiumbatterien wird in Japan seit Jahrzehnten entwickelt, und verwandte Fertigungstechnologien haben die Führung übernommen.
Im Jahr 2004, als die Faserlasertechnologie noch nicht weit verbreitet kommerziell eingesetzt wurde, verwendete Panasonic LD-Halbleiterlaser und pulslampengepumpte YAG-Laser für gemischte Leistungen (das Schema ist in der Abbildung unten dargestellt).
Schematische Darstellung der Multi-Laser-Hybrid-Schweißtechnologie und des Schweißkopfaufbaus
Der durch das Pulsieren erzeugte Lichtfleck mit hoher LeistungsdichteYAG-LaserMit einem kleinen Punkt wird auf das Werkstück eingewirkt, um Schweißlöcher zu erzeugen und so eine ausreichende Schweißdurchdringung zu erreichen. Gleichzeitig wird der LD-Halbleiterlaser als CW-Dauerlaser zum Vorwärmen und Schweißen des Werkstücks eingesetzt. Das Schmelzbad stellt während des Schweißvorgangs mehr Energie bereit, um größere Schweißlöcher zu erzeugen, die Breite der Schweißnaht zu vergrößern und die Schließzeit der Schweißlöcher zu verlängern, wodurch das Gas im Schmelzbad entweichen kann und die Porosität der Schweißnaht verringert wird Naht, wie unten gezeigt
Schematische Darstellung des HybridsLaserschweißen
Durch die Anwendung dieser TechnologieYAG-Laserund LD-Laser mit nur wenigen hundert Watt Leistung können zum Schweißen dünner Lithiumbatteriegehäuse mit einer hohen Geschwindigkeit von 80 mm/s verwendet werden. Der Schweißeffekt ist wie in der Abbildung dargestellt.
Schweißmorphologie unter verschiedenen Prozessparametern
Mit der Entwicklung und dem Aufstieg von Faserlasern haben Faserlaser aufgrund ihrer vielen Vorteile wie guter Strahlqualität, hoher photoelektrischer Umwandlungseffizienz, langer Lebensdauer, einfacher Wartung und hoher Leistung nach und nach gepulste YAG-Laser in der Lasermetallbearbeitung ersetzt.
Daher hat sich die Laserkombination in der oben genannten Laser-Hybrid-Schweißlösung zu einem Faserlaser + LD-Halbleiterlaser entwickelt, und der Laser wird auch koaxial durch einen speziellen Bearbeitungskopf ausgegeben (der Schweißkopf ist in Abbildung 7 dargestellt). Während des Schweißvorgangs ist der Wirkungsmechanismus des Lasers derselbe.
Verbund-Laserschweißverbindung
In diesem Plan ist das gepulsteYAG-Laserwird durch einen Faserlaser mit besserer Strahlqualität, größerer Leistung und Dauerleistung ersetzt, was die Schweißgeschwindigkeit deutlich erhöht und eine bessere Schweißqualität erzielt (der Schweißeffekt ist in Abbildung 8 dargestellt). Dieser Plan wird daher auch von einigen Kunden bevorzugt. Derzeit wird diese Lösung bei der Herstellung von Dichtungsschweißungen für die obere Abdeckung von Leistungsbatterien eingesetzt und kann eine Schweißgeschwindigkeit von 200 mm/s erreichen.
Aussehen der Schweißnaht der oberen Abdeckung durch Hybrid-Laserschweißen
Obwohl die Dual-Wellenlängen-Laserschweißlösung die Schweißstabilität des Hochgeschwindigkeitsschweißens löst und die Schweißqualitätsanforderungen des Hochgeschwindigkeitsschweißens von Batteriezellen-Oberseitenabdeckungen erfüllt, gibt es bei dieser Lösung immer noch einige Probleme aus der Sicht der Ausrüstung und des Prozesses.
Erstens sind die Hardwarekomponenten dieser Lösung relativ komplex und erfordern den Einsatz von zwei verschiedenen Lasertypen und speziellen Doppelwellenlängen-Laserschweißverbindungen, was die Investitionskosten für die Ausrüstung erhöht, die Wartung der Ausrüstung erschwert und das Risiko eines Geräteausfalls erhöht Punkte;
Zweitens die Dual-WellenlängeLaserschweißenDas verwendete Gelenk besteht aus mehreren Linsensätzen (siehe Abbildung 4). Der Leistungsverlust ist größer als bei gewöhnlichen Schweißverbindungen, und die Linsenposition muss auf die entsprechende Position eingestellt werden, um die koaxiale Ausgabe des Dual-Wellenlängen-Lasers sicherzustellen. Und wenn man sich auf eine feste Brennebene und einen langfristigen Hochgeschwindigkeitsbetrieb konzentriert, kann sich die Position der Linse lockern, was zu Veränderungen im optischen Pfad führt und die Schweißqualität beeinträchtigt, was eine manuelle Neueinstellung erforderlich macht;
Drittens ist die Laserreflexion beim Schweißen stark und kann leicht zu Schäden an Geräten und Komponenten führen. Insbesondere bei der Reparatur defekter Produkte reflektiert die glatte Schweißoberfläche viel Laserlicht, was leicht zu einem Laseralarm führen kann und die Bearbeitungsparameter für die Reparatur angepasst werden müssen.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, müssen wir einen anderen Weg zur Erkundung finden. In den Jahren 2017-2018 haben wir den Hochfrequenzschwung untersuchtLaserschweißenTechnologie der oberen Batterieabdeckung entwickelt und zur Serienanwendung gebracht. Das Laserstrahl-Hochfrequenz-Schwenkschweißen (im Folgenden als Schwingschweißen bezeichnet) ist ein weiteres aktuelles Hochgeschwindigkeitsschweißverfahren mit 200 mm/s.
Im Vergleich zur Hybrid-Laserschweißlösung erfordert der Hardwareteil dieser Lösung lediglich einen gewöhnlichen Faserlaser gekoppelt mit einem oszillierenden Laserschweißkopf.
Wackelschweißkopf
Im Schweißkopf befindet sich eine motorbetriebene reflektierende Linse, die so programmiert werden kann, dass sie den Laser so steuert, dass er je nach Art der vorgesehenen Flugbahn (normalerweise kreisförmig, S-förmig, 8-förmig usw.), der Schwingamplitude und der Schwingungsfrequenz schwingt. Durch unterschiedliche Schwungparameter kann der Schweißquerschnitt in verschiedenen Formen und Größen hergestellt werden.
Schweißnähte, die unter verschiedenen Schwungbahnen erzielt wurden
Der Hochfrequenz-Schwenkschweißkopf wird von einem Linearmotor angetrieben, um entlang der Lücke zwischen den Werkstücken zu schweißen. Abhängig von der Wandstärke der Zellhülle werden der geeignete Schwungbahntyp und die entsprechende Amplitude ausgewählt. Beim Schweißen erzeugt der statische Laserstrahl lediglich einen V-förmigen Schweißnahtquerschnitt. Allerdings schwingt der Strahlpunkt, angetrieben durch den Schwenkschweißkopf, mit hoher Geschwindigkeit auf der Brennebene und bildet ein dynamisches und rotierendes Schweißloch, das ein geeignetes Verhältnis von Schweißtiefe zu Breite erzielen kann;
Der rotierende Schweißschlüssel rührt die Schweißnaht auf. Einerseits unterstützt es das Entweichen des Gases, verkleinert die Schweißporen und hat einen gewissen Effekt auf die Reparatur von Nadellöchern im Explosionspunkt der Schweißnaht (siehe Abbildung 12). Andererseits wird das Schweißgut geordnet erwärmt und abgekühlt. Durch die Zirkulation erscheint auf der Oberfläche der Schweißnaht ein regelmäßiges und geordnetes Fischschuppenmuster.
Swing-Schweißnahtformung
Anpassungsfähigkeit von Schweißnähten an Lackverunreinigungen unter verschiedenen Schwungparametern
Die oben genannten Punkte erfüllen die drei grundlegenden Qualitätsanforderungen für das Hochgeschwindigkeitsschweißen der oberen Abdeckung. Diese Lösung hat weitere Vorteile:
① Da der Großteil der Laserleistung in das dynamische Schlüsselloch eingespeist wird, wird der externe Streulaser reduziert, so dass nur eine geringere Laserleistung benötigt wird und der Schweißwärmeeintrag relativ gering ist (30 % weniger als beim Verbundschweißen), was die Ausrüstung reduziert Verlust und Energieverlust;
② Das Schwenkschweißverfahren bietet eine hohe Anpassungsfähigkeit an die Montagequalität von Werkstücken und reduziert Fehler, die durch Probleme wie Montageschritte verursacht werden.
③Das Schwenkschweißverfahren hat einen starken Reparatureffekt auf Schweißlöcher, und die Ausbeute bei der Reparatur von Batteriekernschweißlöchern mit diesem Verfahren ist extrem hoch.
④Das System ist einfach und das Debuggen und Warten der Geräte ist einfach.
3. Die 3.0-Ära der Top-Cover-Laserschweißtechnologie
Schweißgeschwindigkeit 300 mm/s
Da die Subventionen für neue Energien weiter zurückgehen, ist fast die gesamte Industriekette der Batterieherstellungsindustrie ins Rote Meer gestürzt. Die Branche ist ebenfalls in eine Umstrukturierungsphase eingetreten, und der Anteil führender Unternehmen mit Größen- und Technologievorteilen ist weiter gestiegen. Doch gleichzeitig wird „Qualität verbessern, Kosten senken und Effizienz steigern“ zum Leitthema vieler Unternehmen werden.
In Zeiten geringer oder fehlender Subventionen können wir nur dann eine zusätzliche Chance haben, im Wettbewerb zu gewinnen, wenn wir schrittweise Technologieverbesserungen erreichen, eine höhere Produktionseffizienz erreichen, die Herstellungskosten einer einzelnen Batterie senken und die Produktqualität verbessern.
Han's Laser investiert weiterhin in die Forschung zur Hochgeschwindigkeitsschweißtechnologie für obere Abdeckungen von Batteriezellen. Zusätzlich zu den verschiedenen oben vorgestellten Prozessmethoden werden auch fortschrittliche Technologien wie die ringförmige Punktlaserschweißtechnologie und die Galvanometer-Laserschweißtechnologie für obere Abdeckungen von Batteriezellen untersucht.
Um die Produktionseffizienz weiter zu verbessern, erkunden Sie die Top-Cover-Schweißtechnologie mit 300 mm/s und höherer Geschwindigkeit. Han's Laser untersuchte in den Jahren 2017–2018 die Versiegelung des Scanning-Galvanometer-Laserschweißens, überwand die technischen Schwierigkeiten des schwierigen Gasschutzes des Werkstücks beim Galvanometerschweißen und der schlechten Schweißoberflächenformungswirkung und erreichte 400–500 mm/sLaserschweißender oberen Zellabdeckung. Das Schweißen dauert bei einem 26148-Akku nur 1 Sekunde.
Aufgrund der hohen Effizienz ist es jedoch äußerst schwierig, unterstützende Geräte zu entwickeln, die der Effizienz entsprechen, und die Gerätekosten sind hoch. Daher wurde für diese Lösung keine weitere kommerzielle Anwendungsentwicklung durchgeführt.
Mit der Weiterentwicklung vonFaserlaserTechnologie wurden neue Hochleistungsfaserlaser auf den Markt gebracht, die direkt ringförmige Lichtpunkte aussenden können. Dieser Lasertyp kann Punktring-Laserpunkte über spezielle mehrschichtige optische Fasern ausgeben, und die Punktform und die Leistungsverteilung können angepasst werden, wie in der Abbildung gezeigt
Schweißnähte, die unter verschiedenen Schwungbahnen erzielt wurden
Durch Anpassung kann die Laserleistungsdichteverteilung in eine Punkt-Donut-Tophat-Form gebracht werden. Dieser Lasertyp wird Corona genannt, wie in der Abbildung dargestellt.
Einstellbarer Laserstrahl (jeweils: Mittellicht, Mittellicht + Ringlicht, Ringlicht, zwei Ringlichter)
Im Jahr 2018 wurde der Einsatz mehrerer Laser dieses Typs beim Schweißen von Aluminiumgehäuse-Abdeckungen von Batteriezellen getestet und auf Basis des Corona-Lasers mit der Forschung an der 3.0-Prozesstechnologielösung für das Laserschweißen von Batteriezellen-Abdeckungen begonnen. Wenn der Corona-Laser eine Punkt-Ring-Modus-Ausgabe durchführt, ähneln die Leistungsdichteverteilungseigenschaften seines Ausgangsstrahls der zusammengesetzten Ausgabe eines Halbleiter- und Faserlasers.
Während des Schweißprozesses bildet das Mittelpunktlicht mit hoher Leistungsdichte ein Schlüsselloch für das Tiefschweißen, um eine ausreichende Schweißdurchdringung zu erzielen (ähnlich der Leistung des Faserlasers in der Hybridschweißlösung), und das Ringlicht sorgt für einen größeren Wärmeeintrag. Vergrößern Sie das Schlüsselloch, reduzieren Sie den Einfluss von Metalldampf und Plasma auf das flüssige Metall am Rand des Schlüssellochs, reduzieren Sie die resultierenden Metallspritzer und erhöhen Sie die thermische Zykluszeit der Schweißung, wodurch das Gas im Schmelzbad für eine Weile entweichen kann längere Zeit, wodurch die Stabilität von Hochgeschwindigkeitsschweißprozessen verbessert wird (ähnlich der Leistung von Halbleiterlasern in Hybridschweißlösungen).
Im Test haben wir dünnwandige Gehäusebatterien geschweißt und festgestellt, dass die Schweißnahtgrößenkonsistenz und die Prozessfähigkeit CPK gut waren, wie in Abbildung 18 dargestellt.
Aussehen der Schweißung der oberen Batterieabdeckung mit einer Wandstärke von 0,8 mm (Schweißgeschwindigkeit 300 mm/s)
Hardwaretechnisch ist diese Lösung im Gegensatz zur Hybridschweißlösung einfach und erfordert weder zwei Laser noch einen speziellen Hybridschweißkopf. Es ist lediglich ein gewöhnlicher Hochleistungs-Laserschweißkopf erforderlich (da nur eine optische Faser einen Laser mit einer einzigen Wellenlänge ausgibt, ist die Linsenstruktur einfach, es ist keine Anpassung erforderlich und der Leistungsverlust ist gering), wodurch das Debuggen und die Wartung vereinfacht werden , und die Stabilität der Ausrüstung wird erheblich verbessert.
Neben dem einfachen System der Hardware-Lösung und der Erfüllung der Anforderungen des Hochgeschwindigkeitsschweißprozesses der oberen Abdeckung der Batteriezelle bietet diese Lösung weitere Vorteile bei Prozessanwendungen.
Im Test haben wir die obere Batterieabdeckung mit einer hohen Geschwindigkeit von 300 mm/s geschweißt und dennoch gute Schweißnahtbildungseffekte erzielt. Darüber hinaus kann bei Schalen mit unterschiedlichen Wandstärken von 0,4, 0,6 und 0,8 mm nur durch einfaches Anpassen des Laserausgangsmodus eine gute Schweißung durchgeführt werden. Bei Hybridschweißlösungen mit zwei Wellenlängen-Lasern ist es jedoch erforderlich, die optische Konfiguration des Schweißkopfs oder Lasers zu ändern, was höhere Gerätekosten und Zeitaufwand für die Fehlerbehebung mit sich bringt.
Daher der Punkt-Ring-SpotLaserschweißenMit dieser Lösung kann nicht nur ein Ultrahochgeschwindigkeitsschweißen der oberen Abdeckung mit 300 mm/s erreicht und die Produktionseffizienz von Leistungsbatterien verbessert werden. Für Batteriehersteller, die häufige Modellwechsel benötigen, kann diese Lösung auch die Qualität von Geräten und Produkten erheblich verbessern. Kompatibilität, Verkürzung der Modellwechsel- und Debugging-Zeit.
Aussehen der Schweißung der oberen Batterieabdeckung mit einer Wandstärke von 0,4 mm (Schweißgeschwindigkeit 300 mm/s)
Aussehen der Schweißung der oberen Batterieabdeckung mit einer Wandstärke von 0,6 mm (Schweißgeschwindigkeit 300 mm/s)
Koronalaser-Schweißdurchdringung für das Schweißen dünnwandiger Zellen – Prozessmöglichkeiten
Zusätzlich zum oben erwähnten Corona-Laser verfügen AMB-Laser und ARM-Laser über ähnliche optische Ausgangseigenschaften und können zur Lösung von Problemen wie der Verbesserung von Laserschweißspritzern, der Verbesserung der Schweißoberflächenqualität und der Verbesserung der Stabilität beim Hochgeschwindigkeitsschweißen eingesetzt werden.
4. Zusammenfassung
Die verschiedenen oben genannten Lösungen werden alle in der tatsächlichen Produktion von in- und ausländischen Herstellern von Lithiumbatterien eingesetzt. Aufgrund unterschiedlicher Produktionszeiten und unterschiedlicher technischer Hintergründe werden in der Industrie häufig unterschiedliche Prozesslösungen eingesetzt, die Unternehmen haben jedoch höhere Anforderungen an Effizienz und Qualität. Es wird ständig verbessert, und bald werden weitere neue Technologien von Unternehmen eingesetzt, die an der Spitze der Technologie stehen.
Chinas neue Energiebatterieindustrie begann relativ spät und hat sich aufgrund nationaler Richtlinien schnell entwickelt. Verwandte Technologien haben sich durch die gemeinsamen Anstrengungen der gesamten Industriekette weiter weiterentwickelt und den Abstand zu herausragenden internationalen Unternehmen umfassend verkürzt. Als inländischer Hersteller von Lithium-Batterie-Ausrüstung erforscht Maven auch ständig seine eigenen Vorteile, unterstützt iterative Upgrades von Batterie-Pack-Geräten und bietet bessere Lösungen für die automatisierte Produktion neuer Energiespeicher-Batteriemodul-Packs.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19.09.2023
