Лазерная сварка: высокие технологические барьеры, новые аккумуляторные технологии, такие как большие цилиндры, увеличивающие объемы сварки
Лазерная технология используется при резке, очистке, сварке и маркировке литиевых батарей благодаря ее высокой эффективности, гибкости, надежности и стабильности, низким потерям сварочного материала, высокой степени автоматизации и безопасности. Благодаря активной поддержке национальной политики и ускоренному продвижению и применению транспортных средств на новых источниках энергии спрос на аккумуляторные батареи для автомобилей в Китае значительно вырос. В трех основных компонентах новых энергетических транспортных средств батарея, двигатель, электрическое управление, литиевая батарея основного компонента питания в стоимости транспортного средства составляет высокую долю, но также непосредственно определяет диапазон транспортного средства. Производство литиевых батарей состоит из ряда процессов, которые делятся на три основные части: изготовление электродов, производство элементов и сборка батарей. Качество литиевой батареи напрямую определяет характеристики нового энергетического автомобиля и поэтому требует высочайшей точности в процессе его производства. Лазерная технология, как передовой «легкий» производственный инструмент, используется в процессах резки, очистки, сварки и маркировки компонентов литиевых батарей благодаря ее высокой эффективности и точности, гибкости, надежности и стабильности, низким потерям сварочного материала, автоматизации. и безопасность.
2. Лазерная сварка: высокие технологические барьеры, новые аккумуляторные технологии, такие как большие цилиндры, увеличивающие объемы сварочных работ.
2.1 Принцип: Чтобы гарантировать безопасность батареи, качество сварки зависит от контроля энергии лазера и параметров процесса.
Лазерная сварка имеет много преимуществ, таких как глубокое плавление, высокая скорость и низкий уровень искажений, что может значительно повысить безопасность аккумуляторных батарей. Как современная технология сварки, лазерная сварка имеет преимущества глубокого плавления, высокой скорости, низкой деформации, низких требований к среде сварки, высокой удельной мощности, не зависит от магнитных полей, не ограничивается проводящими материалами, не требует условий работы в вакууме. и не производит рентгеновские лучи во время процесса сварки и т. д. Он широко используется в области высокоточного производства, особенно в производстве новых энергетических транспортных средств и аккумуляторных батарей. Детали для сварки силовых аккумуляторов многочисленны, сложны и требуют высокой точности. Производители силовых аккумуляторов также предъявляют высокие требования к автоматизации, безопасности, точности и эффективности обработки оборудования для производства аккумуляторов. Уникальные преимущества технологии лазерной сварки позволяют значительно повысить безопасность, надежность и долговечность батарей, снизить затраты и продлить срок службы, что делает ее оптимальным выбором для производителей силовых батарей.
Основными элементами, определяющими качество лазерной сварки, являются регулирование энергии лазера и технология сварочного процесса. Контроль энергии лазера: ①Поскольку свариваемый материал имеет разную скорость поглощения для разных длин волн лазерного излучения (которая может варьироваться от 5 до 50 процентов), выбор источника лазера может иметь решающее значение. Для обеспечения однородного и стабильного сварочного лазерного луча на свариваемую деталь выходная мощность лазера должна быть постоянной или точно контролироваться. Слишком низкая мощность приведет к недостаточному количеству сварочного расплава и повлияет на качество сварки, слишком высокая мощность или скачки вверх и вниз приведут к разбрызгиванию, пористости и другим нежелательным эффектам. Таким образом, управление лазерным источником становится одной из важнейших технологий лазерной сварки.
② Эффект лазерной сварки сложен и связан с десятками факторов, таких как длина волны лазера, плотность мощности, время сварки, угол наклона сварочной головки, фокусное расстояние, скорость поглощения лазера и чистота сварного шва, толщина и теплопроводность сварного шва, тип и поток. защитного газа. Таким образом, технология лазерной сварки также является одним из ключевых факторов, влияющих на качество сварки, требуя от техников процесса лазерной сварки постоянного изучения резюме, только длительный период экспериментального накопления может дать хорошие результаты сварки.
По принципу работы сварку можно разделить на пять типов, в зависимости от требований применения выбираются различные методы сварки для достижения наилучших результатов. В зависимости от принципа действия лазерную сварку можно разделить на пять категорий: сварка теплопроводностью, сварка глубоким плавлением, композитная сварка, лазерная пайка и лазерная кондуктивная сварка. В зависимости от клиента и области применения выбирается соответствующий метод сварки для достижения наилучших возможных результатов сварки.
2.2 Статус заявки: изготовление стержней, сварка PACK на сумму около 10-30 млн./ГВтч
Лазерная сварка используется при производстве силовых элементов в процессе производства элементов и в процессе производства аккумуляторных батарей. В производстве силовых элементов основные сегменты, в которых используется лазерная сварка, включают: ①Средний процесс: сварка проушин (включая предварительную сварку), точечная сварка полюсных полос, предварительная вварка сердечников в оболочку, герметизация верхней части. крышка внешней оболочки, герметизирующая сварка отверстия для впрыска жидкости и т. д. ②Постобработка: в том числе приварка соединительного элемента в модуле аккумуляторной батареи и приварка взрывозащищенного клапана на крышке за модулем и т. д. Объем предварительной сварки составляет около 10-30 миллионов юаней/ГВтч. Лазерное сварочное оборудование для производителей силовых аккумуляторов инвестировать около 5-15 процентов, в соответствии с инвестициями в одно ГВт-ч оборудование для силовых батарей в размере около 200 миллионов юаней, текущие инвестиции в оборудование для лазерной сварки силовых батарей с одним ГВтч в размере от 10 до 30 миллионов юаней. миллион юаней.
2.3 Спрос: заводы по производству полупроводников увеличивают капиталовложения на фоне глобальной «нехватки ядер», бум оборудования продолжает расти
4680 Большие цилиндры предъявляют более высокие требования к лазерным процессам, и ожидается, что объемы сварки возрастут по сравнению с квадратными ячейками и маленькими цилиндрами. Ячейка 4680 требует более требовательного лазерного процесса, а неконтролируемая форма выступов является сложным процессом. Аккумулятор 4680 использует процесс с полным выводом, ломая шаблон традиционной батареи с одним положительным и одним отрицательным выводом, который подвержен коротким замыканиям, и изготовлен с двумя закрытыми секциями, что является основным препятствием для проникновения электролита, и несколько выступов трудно аккуратно сложить и требуют более мощной лазерной обработки. 4680 Лазерная сварка больших цилиндрических ячеек увеличилась с точки зрения процесса сварки и требуемого сварочного оборудования по сравнению с квадратными ячейками и маленькими цилиндрическими ячейками соответственно. По сравнению с квадратными ячейками процесс лазерной сварки полного выступа большого цилиндра увеличен с 5 до 7 проходов. Что касается небольших цилиндрических ячеек, то на одной линии GWh имеется 5 дополнительных сварочных аппаратов по сравнению с линиями ячеек 18650 и 21700. В сочетании с вышеизложенным мы считаем, что спрос на лазерную сварку больших цилиндров 4680, как ожидается, вырастет по сравнению с квадратными ячейками и маленькими цилиндрами.
Другая технология сварки: для решения проблемы сварки разнородных металлов, таких как аккумуляторная батарея в шинной сварке, ожидается, что она будет заменена лазерной сваркой, мы считаем, что, поскольку процесс лазерной сварки продолжает развиваться, ожидается проникновение лазерной сварки. двигаться вверх. Примером может служить гетерогенная металлическая пайка Al/Cu шин в тыловых модулях/PACK с квадратными ячейками. ① Низкое светопоглощение алюминия и меди и склонность к образованию очень хрупких металлических соединений являются трудностями для алюминия/меди: лазерная сварка разнородных металлов алюминий/медь имеет несколько сложных ограничений из-за очень разных физических свойств материалов алюминия и меди. Одной из основных проблем является низкое поглощение Al при длине волны лазера 1 мкм и еще более низкое поглощение Cu; другой - металлургические свойства сплава Al-Cu, т.е. очень хрупкое металлическое соединение может привести к образованию трещин. Могут образовываться интерметаллические фазы с содержанием меди 50-80 процентов.
Сварка шин еще не является решением проблемы хрупких соединений, но лазерная сварка является вероятным направлением. Из-за легкого образования хрупких соединений между медью и алюминием после лазерной сварки, которые не могут соответствовать требованиям использования, обычно с использованием ультразвуковой сварки снаружи, медь и медь, алюминий и алюминий обычно используются для лазерной сварки. В то же время высокая скорость теплопередачи как меди, так и алюминия, высокая отражательная способность лазера и относительно большая толщина соединительной детали требуют использования лазера высокой мощности для получения сварного шва. Благодаря девяти различным параметрам и методам экспериментов по регулировке, семь из которых имеют разные коэффициенты усиления, мы считаем, что с непрерывным развитием лазерного процесса в будущем ожидается, что проблемы лазерной сварки шин Al / Cu будут решены, и лазерная сварка наиболее вероятное направление.
