Teljesítményű akkumulátor gyártási folyamat: lézeres hegesztési technológia magyarázata

Az új energetikai járműipar gyors fejlődésének hátterében az akkumulátorok gyártási minősége, mint a jármű alapvető eleme, közvetlenül befolyásolja a jármű biztonságát, ciklusidejét és energiasűrűségét. Az akkumulátor-rendszerek általában cellákból, akkumulátormodulokból és akkumulátorcsomagokból (PACK-okból) állnak. Belső felépítésük számos fémanyag-csatlakozást foglal magában, beleértve az elektróda füleket, a vezetőképes csatlakozóelemeket, az akkumulátorházat és a kapszulázó szerkezeteket. E kritikus csatlakozási pontok közül a lézeres hegesztés – nagy energiasűrűségével, érintésmentes feldolgozásával és nagyfokú automatizálási képességével – fokozatosan az akkumulátorgyártás egyik fontos folyamatává vált. A lézeres hegesztés különösen az alumíniumötvözet házszerkezeteknél, például az akkumulátoros alumíniumháznál vagy a prizmatikus celláknál, nagy pontosságú-tömített csatlakozásokat tesz lehetővé, stabil és megbízható tokozási környezetet biztosítva az akkumulátor belsejében.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Az akkumulátorok gyártási folyamata jellemzően több szakaszból áll, mint például a cellagyártás, a középső-stádiumú összeszerelés és a hátsó-csomag integráció. Ezekben a szakaszokban a lézeres hegesztést széles körben alkalmazzák olyan kulcsfontosságú folyamatokban, mint a fülhegesztés, az elektródák ponthegesztése, a cella-elő-hegesztés, a burkolat és a felső burkolat tömítésének hegesztése, valamint a folyadékbefecskendező nyílások tömítése. Ezalatt az alsó modul és a PACK összeszerelési szakaszban olyan folyamatokat is be kell fejezni, mint a csatlakozódarabok hegesztése, a robbanásbiztos szelephegesztés és az akkumulátorkapcsok hegesztése. Ezeket a szerkezeteket gyakran közvetlenül integrálják olyan szerkezeti elemekbe, mint az alumíniumötvözet prizmatikus akkumulátortokok vagy a lítium-ion akkumulátorcellák alumíniumhéjai. Ezért a hegesztési minőség döntő szerepet játszik az akkumulátor tömítési teljesítményében, szerkezeti szilárdságában és hőstabilitásában.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A cellaszerkezetben az akkumulátorház és a fedőlemez közötti tömítőhegesztés az egyik legkritikusabb gyártási lépés. Az akkumulátorok burkolatai jellemzően 3003-as sorozatú alumíniumötvözetből készülnek, vastagságuk általában 0,6 és 0,8 mm között van szabályozva. A ház és a fedőlemez közötti jó-minőségű hegesztések kis-teljesítményű impulzusos lézerhegesztéssel érhetők el, így stabil, zárt teret képeznek. A prizmatikus cellák esetében ez a szerkezet jellemzően prizmás cellás alumínium héjként vagy egy prizmás lítium{8}}ion akkumulátor alumíniumhéjaként jelenik meg. A tényleges gyártás során a hegesztési hibák főként a nem teljes behatolást, a porozitást és a hegesztési varrat összeomlását jelentik. Ezek a hibák közvetlenül befolyásolják az akkumulátorház tömítési teljesítményét és nyomásállóságát, ezáltal befolyásolják az akkumulátor élettartamát és a biztonsági teljesítményt. Az akkumulátor terminálhegesztése az akkumulátorok áramvezetésének kulcsfontosságú csatlakozási szerkezete. A kivezetéseket általában pozitív és negatív elektródákra osztják, a pozitív elektróda jellemzően alumíniumból, a negatív elektróda pedig rézből készül.

 

Több cella sorosan vagy párhuzamosan csatlakoztatható hegesztő csatlakozókkal, így egy komplett akkumulátormodult alkothat. A terminálokat általában az akkumulátor fedelébe integrálják, és a lítiumcellás alumínium burkolat vagy a lítiumcellás akkumulátor alumínium burkolatának felső szerkezetébe szerelik be. A tényleges hegesztés során a terminálhegesztés hajlamos olyan hibákra, mint a pórusok, elsősorban a hegesztési terület kis átmérője és a szennyeződések, például bélyegzőolaj vagy tisztítószerek visszamaradására való hajlama miatt. Nagy-energiájú-sűrűségű lézeres besugárzás hatására ezek a szennyeződések gyorsan elpárolognak, és buborékokat képeznek, amelyek kiszöknek és hegesztési üregeket képeznek. Ezért különösen fontos a hegesztés előtti-tisztítás és a lézeres teljesítménygörbe optimalizálása.

 

A robbanásbiztos szelep{0}}hegesztés fontos eleme az akkumulátorok biztonsági szerkezetének. A robbanásbiztos-szelepek általában az akkumulátor fedelére vannak felszerelve, és az a funkciójuk, hogy az akkumulátor belső nyomásának abnormális növekedése esetén aktívan megrepedjenek és nyomást engedjenek fel, ezzel megelőzve az akkumulátor robbanásszerű baleseteit. A robbanásbiztos-szelepek jellemzően két réteg alumíniumlemezből, lézer-hegesztésből készülnek, detonációs nyomásukat általában 0,4 és 0,7 MPa között szabályozzák. Ezt a szerkezetet gyakran beépítik a New Energy Vehicle alumínium akkumulátortokok vagy az alumíniumházas akkumulátorcsomagok csomagolásába, így rendkívül szigorú ellenőrzést igényel a hegesztési tömítés és a hőbevitel tekintetében. A túlzott vagy elégtelen hegesztési energia instabil indítónyomásokhoz vezethet a robbanásbiztos szelepben, ami befolyásolja az akkumulátor általános biztonsági teljesítményét.

 

Az akkumulátormodul gyártása során az adapterhegesztés kulcsfontosságú folyamat, amely összeköti az akkumulátorcellát a fedőlemezzel. Az adapternek nemcsak jó vezetőképességre van szüksége, hanem jelentős áramterhelést és mechanikai igénybevételt is el kell viselnie. A gyakorlati kivitelben az adaptert jellemzően mélyhúzott alumínium akkumulátorházhoz vagy csomagolt alumínium házhoz hegesztik, stabil kapcsolatot képezve a cella füleivel. Mivel a réznek alacsony a lézerabszorpciója és nagy a visszaverő képessége, nagyobb energiasűrűségre van szükség a réz-alumínium különböző fémek hegesztése során, hogy biztosítsák a hegesztési varrat behatolását és a kötési szilárdságot. Ezzel egyidejűleg szigorúan ellenőrizni kell a fröcskölést, hogy megakadályozzuk a részecskék bejutását az akkumulátorcellába, és rövidzárlatot okozva.

 

Erőteljes akkumulátor-rendszerekben az akkumulátormodulok hegesztési minősége közvetlenül befolyásolja a teljes rendszer áram egyenletességét és hőkezelési teljesítményét. Az akkumulátormodul több sorosan és párhuzamosan kapcsolt cellából áll, és a felügyelethez és a védelemhez akkumulátorkezelő rendszerre (BMS) is szükség van. Ebben az összetett szerkezetben az összekötő elemek hegesztése általában nagy teljesítményű lézerberendezést igényel a vastag réz vagy alumínium anyagok stabil hegesztése érdekében. Például a nagy-méretű energiatároló rendszerekben vagy az új energiajármű-csomagokban az összekötő szerkezetet általában a lítium-vas-foszfát cellákhoz használt alumínium héj vagy a prizmatikus lítium-ion akkumulátor alumínium héjaként szerelik fel, hogy biztosítsák a modul szerkezeti szilárdságát és elektromos megbízhatóságát.

 

Noha a lézeres hegesztés jelentős előnyökkel rendelkezik az akkumulátorgyártásban, számos technikai kihívás továbbra is fennáll az alumíniumötvözet anyagok hegesztése terén. Először is ott van a porozitás kérdése. A hidrogénnek az olvadt alumíniumötvözet medencében való nagy oldhatósága miatt a gyors megszilárdulás során könnyen keletkeznek hidrogénpórusok. Ezenkívül a lézeres hegesztés során a tűlyuk összeomlása is okozhat porozitási hibákat. Másodszor, ott van a forró repedés kérdése. Mivel az alumíniumötvözetek tipikus eutektikus ötvözetek, a hegesztési hűtés során hajlamosak szemcsehatár-folyósodási repedések keletkezni, ezáltal csökken a hegesztési kötés szilárdsága. Ezek a problémák különösen gyakoriak a kritikus szerkezeti elemek, például a lítium-ion akkumulátorcellák alumíniumhéjai vagy az alumíniumötvözet prizmatikus akkumulátorházak hegesztése során.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Egy másik gyakori hiba a hegesztési fröccsenés, más néven "fröccsenés". Ezt a jelenséget általában az anyagok felületi szennyeződése, a túlzottan magas lézerenergia-sűrűség vagy a lézersugár elégtelen stabilitása okozza. Ha pórusok vagy kiemelkedések vannak az anyag felületén a hegesztési területen, a nagy{2}energiájú lézer gyorsan helyi párolgást okozhat, ami fém fröccsenést eredményezhet. A prizmás cella alumínium héjakba vagy akkumulátor-alumínium házszerkezetekbe szerelt akkumulátormodulok esetében a cellába jutó fröcskölés szigetelési hibához vagy rövidzárlati kockázathoz vezethet. Ezért a tényleges gyártás során a fröccsenési problémákat csökkenteni kell a lézerparaméterek optimalizálásával, az anyagtisztaság javításával és a foltméret megfelelő szabályozásával.

 

A hegesztési folyamatok a különböző akkumulátorszerkezetekben is különböznek. Például a tasakelemek fülhegesztési folyamatában speciális szerszámokra van szükség a fülek szoros összenyomásához, hogy stabil hegesztési hézagot biztosítsunk, és ezáltal S-alakú vagy spirális hegesztési pálya érhető el. Hengeres akkumulátorok esetén a hegesztés elsősorban a pozitív elektróda csatlakozási területére koncentrálódik, mivel a negatív elektróda héja vékonyabb, és hajlamos átégni. A prizmatikus akkumulátorok elsősorban héj{5}}és-sapkás tokozású hegesztési módszert alkalmaznak, jellemzően felső-hegesztett és oldalsó{8}}hegesztett szerkezetekre. Az oldalsó{10}}hegesztési módszerek csökkentik annak a kockázatát, hogy fröcskölés kerüljön a cellába, de magasabb szintű anyagtisztaságra és a berendezés stabilitására van szükség. A legjobb-hegesztési módszerek alkalmasabbak tömeggyártásra, de pontosabb héjfeldolgozási technikákat igényelnek. Ezeket a hegesztőszerkezeteket gyakran használják akkumulátorház-szerkezetekben, például prizmás lítium{14}}akkumulátorok alumíniumhéjában vagy új energiahordozó járművek alumínium akkumulátorházaiban.

 

Összességében az új energetikai járművek és az energiatároló iparágak fejlődésével az akkumulátorgyártás a nagyobb pontosság, automatizálás és intelligencia irányába fejlődik. A lézeres hegesztési technológia a magas hatásfok, az alacsony hőhatás és az összetett szerkezetekben való alkalmazhatóság előnyeivel az akkumulátorgyártás kulcsfontosságú gyártási folyamatává vált. A cellacsomagolástól a modul-összeszerelésig és a PACK-rendszerintegrációig a lézeres hegesztési technológia végighalad a teljes gyártási folyamaton, és nagyfokú szinergiát képez a kulcsfontosságú szerkezeti elemekkel, mint például a lítiumcellák, alumínium héjak és alumíniumházas akkumulátorcsomagok.

 

 

Az akkumulátor gyártási folyamata során a jó minőségű{0}}akkumulátorházaknak nemcsak kiváló anyagtulajdonságokkal kell rendelkezniük, hanem alkalmazkodniuk kell a precíziós hegesztési folyamatokhoz is. Cégünk új energiaelemek szerkezeti elemeinek kutatására, fejlesztésére és gyártására specializálódott, és számos nagy-precíziós akkumulátorház-megoldást kínál, beleértve a mélyhúzott alumínium akkumulátorházat, prizmatikus cellaházat és alumínium héjakat a lítium-ion akkumulátorcellákhoz. Ezek az alkatrészek nagy szilárdságú alumíniumötvözetből készülnek, és precíziós sajtolási és mélyhúzási eljárásokkal készülnek, amelyek megfelelnek az akkumulátorokkal szemben támasztott szigorú követelményeknek a tömítés, a szerkezeti szilárdság és a hegeszthetőség tekintetében.

 

Termékeinket széles körben használják új energiahordozó-akkumulátor-rendszerekben, energiatároló akkumulátor-rendszerekben és nagy{0}}teljesítményű akkumulátormodulokban, így ügyfeleink megbízható akkumulátor-alumínium házat ésCsomagolás alumínium házmegoldások az akkumulátorrendszerek biztonságának és gyártási hatékonyságának javítására.