Anàlisi dels processos de fabricació de bateries de potència: aplicació i desenvolupament de la tecnologia de soldadura làser

Amb el ràpid desenvolupament de les noves indústries de vehicles d'energia i d'emmagatzematge d'energia, les bateries d'energia, com a components bàsics, s'enfronten a reptes importants en termes de precisió de fabricació i qualitat de soldadura, que afecten directament la seguretat del sistema, la vida del cicle i la densitat d'energia. Amb l'adopció generalitzada de les tecnologies de cèl·lules prismàtiques, cilíndriques i de bossa, la soldadura làser, amb la seva alta eficiència, alta precisió i baix impacte tèrmic, s'ha convertit en un pas indispensable i crític en la producció de bateries d'energia.

 

 

 

Des de les cèl·lules fins als mòduls i els paquets, cada procés de fabricació d'un sistema de bateries d'energia implica processos complexos d'unió de materials. La soldadura làser s'utilitza principalment en les àrees següents:

 

Soldadura de pestanyes i pestanyes cel·les;

Pre-soldadura de cèl·lules en carcasses i segellat de carcasses;

Soldadura de la coberta superior de la placa de coberta de la bateria d'alimentació i segellat de la vàlvula a prova d'explosió-;

Soldadura de connectors i components estructurals en les etapes del mòdul de la bateria i del paquet.

 

Aquestes soldadures inclouen components estructurals clau com la placa de coberta d'alumini per a bateries, la tapa superior de la bateria de liti i la placa bipolar bimetàl·lica de coure i alumini. Aquestes soldadures exigeixen extremadament la soldadura làser per al control tèrmic, la densitat d'energia i la precisió.

 

 

Les caixes i les cobertes de les bateries d'alimentació solen estar fetes d'aliatges d'alumini (com ara Al3003). La seva funció principal és encapsular l'electròlit i proporcionar suport estructural a les plaques d'elèctrode.

El rendiment de segellat de la soldadura determina directament l'estanquitat de la bateria, la resistència a la compressió i l'estabilitat-a llarg termini.

 

En la fabricació de bateries prismàtiques, les estructures comunes inclouen:

Tapa prismàtica de la bateria de liti

Dosser de bateria de liti prismàtica

Annex de la bateria de liti prismàtica

 

Els processos de soldadura generalment es divideixen en soldadura lateral i soldadura superior:

Soldadura lateral:Evita de manera efectiva que les esquitxades entrin a la cel·la de la bateria, però requereix una gran neteja de la superfície del material i estabilitat del làser.

Soldadura superior:Alta eficiència de producció i facilitat d'integració automatitzada, però requereix un estricte control de l'entrada de calor i la morfologia de la piscina de soldadura per evitar la contaminació cel·lular.

 

L'aplicació de nous làsers híbrids blaus o verds ha millorat significativament la taxa d'absorció de la soldadura d'aliatge d'alumini, reduint eficaçment la porositat i la penetració incompleta i augmentant el rendiment de la soldadura de les cobertes de la bateria d'alumini i les cobertes de la caixa de la bateria d'alumini fins a més del 95%.
 

 

 

 

1. Soldadura de terminals

Els terminals de la bateria d'alimentació solen estar composts d'alumini positiu i coure negatiu, que serveixen com a pont crític per a la conducció del corrent. El procés de soldadura ha de complir simultàniament els requisits d'alta conductivitat i resistència.

En combinar la tecnologia d'estampació de contacte elèctric amb la soldadura de precisió làser, es pot aconseguir una resistència a la tracció terminal superior o igual a 500 MPa, evitant "forats d'explosió" causats per porus o impureses.

 

2. Soldadura de vàlvules a prova d'explosió-

La vàlvula a prova d'explosió-és una estructura-de paret fina a la placa de coberta de la bateria que actua com a vàlvula d'alleujament de pressió. Quan la pressió interna de la bateria supera un nivell segur, la vàlvula es trenca per evitar una explosió.

 

La soldadura làser requereix una soldadura completament segellada sobre una làmina d'alumini de 8 mm de gruix, amb una pressió de ruptura mantinguda entre 0,4 i 0,7 MPa. Aquest procés exigeix ​​un control energètic extremadament elevat, les zones afectades per la calor-i la consistència de la soldadura.

 

 

Els adaptadors i els connectors flexibles són components clau que connecten les cel·les de la bateria, les cobertes i els terminals. La soldadura per làser garanteix un camí conductor de baixa -resistència i una contaminació lliure-de esquitxades, especialment en components altament conductors, com ara peces d'estampació de coure amb contactes de plata reblats o peces d'estampació de coure reblats per contacte de plata.

 

En el muntatge a nivell de mòdul-, les estructures compostes com ara peces d'estampació de coure amb contactes de plata reblats i components premsats de coure requereixen soldadura de penetració làser d'alta potència per garantir una unió estable entre els connectors de coure i alumini de 2 mm-de gruix i complir els requisits de càrrega de corrent elevat del nivell del paquet.

 

 

La innovació contínua en la tecnologia de soldadura làser ha permès un salt qualitatiu en la fabricació de bateries de potència en termes de seguretat, fiabilitat i densitat d'energia.

Des de la tapa superior per a les cèl·lules prismàtiques de la bateria, les plaques de coberta de la bateria d'ions de liti-, fins a les plaques de coberta de la bateria i les estructures de plaques de coberta d'aliatge d'alumini associades, la soldadura per làser s'ha convertit en un procés de fabricació fonamental per garantir la consistència i un alt rendiment del producte.

 

En el futur, amb els avenços continuats en la soldadura intel·ligent i els equips de producció nacional, la fabricació de carcasses, cobertes i terminals de bateries d'energia avançarà encara més cap a una alta precisió, alta fiabilitat i respectuosa amb el medi ambient, proporcionant una força motriu més forta per a la indústria de vehicles d'energia nova.