Analýza procesov výroby výkonových batérií: Aplikácia a vývoj technológie laserového zvárania

S rýchlym rozvojom nových energetických vozidiel a odvetví skladovania energie čelia batérie ako hlavné komponenty významným výzvam z hľadiska presnosti výroby a kvality zvárania, čo má priamy vplyv na bezpečnosť systému, životnosť cyklu a hustotu energie. Vďaka širokému prijatiu technológií prizmatických, valcových a vrecových článkov sa laserové zváranie so svojou vysokou účinnosťou, vysokou presnosťou a nízkym tepelným dopadom stalo nevyhnutným a kritickým krokom vo výrobe napájacích batérií.

 

 

 

Od článkov cez moduly až po balíčky, každý výrobný proces v systéme napájacích batérií zahŕňa zložité procesy spájania materiálov. Laserové zváranie sa používa predovšetkým v nasledujúcich oblastiach:

 

Zváranie plôšok a plôšok buniek;

Pred-zvarenie článkov do puzdier a utesnenie puzdier;

Zvarenie horného krytu krycej dosky napájacej batérie a utesnenie explozívneho-ventilu;

Zváranie konektorov a konštrukčných prvkov v batériových moduloch a stupňoch balenia.

 

Tieto zvary zahŕňajú kľúčové konštrukčné komponenty, ako je hliníková krycia doska pre batérie, vrchný kryt lítiovej batérie a medená a hliníková bimetalová bipolárna doska. Tieto zvary kladú extrémne vysoké požiadavky na laserové zváranie na tepelnú kontrolu, hustotu energie a presnosť.

 

 

Puzdrá a kryty napájacích batérií sú zvyčajne vyrobené zo zliatin hliníka (napríklad Al3003). Ich primárnou funkciou je zapuzdrenie elektrolytu a poskytnutie štrukturálnej podpory elektródovým platniam.

Tesniaci výkon zvaru priamo určuje vzduchotesnosť batérie, pevnosť v tlaku a dlhodobú{0}}stabilitu.

 

Pri výrobe prizmatických batérií medzi bežné štruktúry patria:

Prizmatické veko lítiovej batérie

Prizmatický kryt lítiovej batérie

Príloha prizmatická lítiová batéria

 

Zváracie procesy sa vo všeobecnosti delia na bočné zváranie a horné zváranie:

Bočné zváranie:Účinne zabraňuje vniknutiu rozstreku do článku batérie, ale vyžaduje vysokú čistotu povrchu materiálu a stabilitu lasera.

Vrchné zváranie:Vysoká efektivita výroby a jednoduchá automatizovaná integrácia, ale vyžaduje prísnu kontrolu vstupu tepla a morfológie zvarového kúpeľa, aby sa zabránilo kontaminácii buniek.

 

Aplikácia nových modrých alebo zelených hybridných laserov výrazne zlepšila mieru absorpcie zvárania hliníkových zliatin, účinne znížila pórovitosť a neúplnú penetráciu a zvýšila výťažnosť zvaru hliníkových krytov batérií a krytov hliníkových batériových boxov na viac ako 95 %.
 

 

 

 

1. Koncové zváranie

Svorky napájacej batérie sú zvyčajne zložené z kladného hliníka a zápornej medi, ktoré slúžia ako kritický mostík pre vedenie prúdu. Proces zvárania musí súčasne spĺňať vysoké požiadavky na vodivosť a pevnosť.

Kombináciou technológie lisovania elektrických kontaktov s presným laserovým zváraním je možné dosiahnuť koncovú pevnosť v ťahu väčšiu alebo rovnú 500 MPa, čím sa zabráni "výbuchovým dieram" spôsobeným pórmi alebo nečistotami.

 

2. Zváranie ventilov-odolných proti výbuchu

Výbušný-ventil je tenkostenná-štruktúra na kryte batérie, ktorá funguje ako tlakový poistný ventil. Keď vnútorný tlak batérie prekročí bezpečnú úroveň, ventil praskne, aby sa zabránilo výbuchu.

 

Laserové zváranie vyžaduje úplne utesnený zvar na hliníkovom plechu s hrúbkou 8 mm, pričom medzný tlak sa udržiava medzi 0,4 a 0,7 MPa. Tento proces kladie mimoriadne vysoké nároky na kontrolu energie, tepelne-ovplyvnené zóny a konzistenciu zvaru.

 

 

Adaptéry a flexibilné konektory sú kľúčovými komponentmi spájajúcimi články batérie, kryty a terminály. Laserové zváranie zaisťuje vodivú dráhu s nízkym{1}}odporom a kontamináciu bez{2}}rozstreku, najmä vo vysoko vodivých komponentoch, ako sú medené lisované diely s nitovanými striebornými kontaktmi alebo strieborné kontaktne nitované medené lisovacie diely.

 

Pri montáži na úrovni modulu si kompozitné štruktúry, ako sú medené lisované diely s nitovanými striebornými kontaktmi a medené lisované komponenty, vyžadujú vysokovýkonné laserové penetračné zváranie, aby sa zabezpečilo stabilné spojenie medzi 2 mm- hrubými medenými a hliníkovými konektormi a splnili požiadavky na vysoké prúdové zaťaženie na úrovni balenia.

 

 

Neustále inovácie v technológii laserového zvárania umožnili kvalitatívny skok vo výrobe napájacích batérií z hľadiska bezpečnosti, spoľahlivosti a hustoty energie.

Od horného veka prizmatických batériových článkov, lítium{0}}iónových krytov batérií až po napájanie krytov batérií a ich príslušných štruktúr krytov z hliníkovej zliatiny sa laserové zváranie stalo kritickým výrobným procesom na zabezpečenie konzistencie produktu a vysokého výkonu.

 

V budúcnosti, s neustálymi prelommi v oblasti inteligentného zvárania a domácich zariadení, bude výroba krytov, krytov a svoriek napájacích batérií ďalej napredovať smerom k vysokej presnosti, vysokej spoľahlivosti a šetrnosti k životnému prostrediu, čo poskytne silnejšiu hnaciu silu pre nový priemysel energetických vozidiel.