Come risolvere il problema delle dimensioni incoerenti del giunto di saldatura e del consumo incoerente dei perni di saldatura?
Nella nuova tecnologia energetica in rapida evoluzione di oggi, le celle cilindriche sono una parte importante delle batterie agli ioni di litio e le loro prestazioni e il processo di produzione sono direttamente correlati all'efficienza e alla sicurezza complessive del pacco batteria.
Nell'assemblaggio del PACK di batterie al litio, è necessario collegare più celle cilindriche in serie o in parallelo per soddisfare i requisiti di tensione e capacità richiesti. La saldatrice a punti con batteria agli ioni di litioè un dispositivo specificatamente utilizzato per il processo di saldatura nel processo di assemblaggio di batterie cilindriche. Il suo principio di funzionamento è quello di utilizzare una corrente momentanea elevata per passare attraverso le linguette e la sbarra collettrice della batteria cilindrica, in modo che il materiale metallico nel punto di contatto raggiunga il punto di fusione in breve tempo, quindi il metallo venga fuso insieme sotto il azione della pressione per formare un giunto di saldatura solido. Questo metodo di saldatura si basa sull'effetto termico della resistenza. Quando la corrente attraversa due parti metalliche a contatto, a causa della resistenza del metallo stesso, secondo la legge di Joule (Q=I²Rt, dove Q è il calore, I è la corrente, R è la resistenza e t è il tempo), il calore sarà generato nel punto di contatto, ottenendo così la saldatura.
Saldatrice a punti automatica bifacciale
Tuttavia, nel processo di saldatura delle celle cilindriche PACK, un fenomeno che non può essere ignorato, l'effetto Peltier, spesso mette in difficoltà la produzione.
Sfide dell'effetto Peltier nella saldatura a PACCO di batterie cilindriche
L'effetto Peltier, scoperto per la prima volta dallo scienziato francese J.A.C. Peltier nel 1834, è un fenomeno termoelettrico. Quando la corrente passa attraverso un circuito composto da due diversi conduttori (o semiconduttori), nel giunto si verifica un assorbimento o un rilascio di calore. Questo fenomeno deriva dalla differenza del livello energetico dei portatori di carica in diversi materiali. Quando la carica si sposta da un livello energetico elevato a un livello energetico basso, rilascia energia, che si manifesta come rilascio di calore; viceversa, assorbe energia, che si manifesta come assorbimento di calore. L'effetto Peltier non solo è reversibile, ma l'intensità dell'assorbimento o del rilascio di calore è strettamente correlata alla dimensione della corrente, alle proprietà del conduttore e alla temperatura dell'estremità calda.
La saldatura a resistenza dei pacchi batteria cilindrici adotta generalmente la saldatura parallela. Con questo metodo di saldatura, anche se gli elettrodi sinistro e destro si trovano nelle stesse condizioni di lavoro (pressione di saldatura, materiale dell'elettrodo, resistenza di contatto, corrente di saldatura, tempo di accensione, ecc.), i punti di saldatura sono spesso irregolari a sinistra e giusto.
Quindi, perché ci sono problemi come "dimensione irregolare dei punti di saldatura sinistro e destro" e "lunghezza incoerente degli elettrodi sinistro e destro" quando le condizioni di lavoro sui lati sinistro e destro sono le stesse?
Questo perché quando si tratta di collegare diversi metalli o materiali semiconduttori, la corrente che passa attraverso il punto di saldatura può causare assorbimento o rilascio di calore locale. Se il calore non è uniforme, ciò influenzerà la qualità della saldatura e anche le prestazioni della batteria.
I punti di saldatura irregolari sinistro e destro nella saldatura parallela sono soggetti a problemi come saldatura a freddo, aghi attaccati e saldatura eccessiva. Ciò non solo ha un grande impatto sulla qualità di saldatura del PACK, ma anche la velocità di consumo degli elettrodi su entrambi i lati è molto diversa. L'elettrodo con gli aghi attaccati a sinistra è più corto e l'elettrodo a destra è più lungo; e la differenza nella lunghezza dell'ago di saldatura causerà una differenza nella pressione di saldatura tra gli aghi sinistro e destro, influenzando la stabilità della qualità della saldatura.
Per l'effetto Peltier nella saldatura di pacchi batterie cilindrici si possono ricercare soluzioni efficaci dai seguenti aspetti:
1. Regolare la pressione di saldatura: se si tratta di un alimentatore unipolare, quando il lato sinistro presenta aghi incollati e giunti di saldatura freddi, la pressione di saldatura sul lato sinistro può essere opportunamente ridotta per rendere la pressione di saldatura sul lato sinistro inferiore a quella su il lato destro. In questo modo aumenterà la resistenza di contatto R tra la batteria sinistra e il pezzo di collegamento in nichel puro. Secondo la formula dell'energia Q=0,24I²Rt, dopo l'accensione della saldatura, la resistenza del giunto di saldatura sinistro aumenta e anche l'energia di saldatura sul lato sinistro aumenta di conseguenza, bilanciando l'energia di saldatura sui lati sinistro e destro .
2. Utilizzare un alimentatore bipolare: dopo aver acceso l'alimentatore, rilasciare prima una corrente con forma d'onda positiva, quindi rilasciare una corrente con forma d'onda negativa. Utilizzando le caratteristiche reversibili dell'effetto Peltier, il punto di assorbimento del calore sotto la forma d'onda positiva diventa un punto di rilascio di calore sotto la forma d'onda negativa, che può compensare la differenza di saldatura tra i lati sinistro e destro della forma d'onda positiva. Attraverso il debug, dopo la sovrapposizione delle due accensioni, si formano due nuclei di saldatura sostanzialmente della stessa dimensione e si ottiene un residuo di saldatura relativamente uniforme.
3. Selezione e pretrattamento dei materiali: selezionare materiali con un piccolo effetto termoelettrico e buone prestazioni di saldatura, come connettori nichelati. Lo strato di nichelatura non solo migliora la saldabilità del connettore, ma indebolisce anche in una certa misura l'effetto Peltier. Inoltre, la superficie della cella della batteria deve essere pulita accuratamente prima della saldatura per rimuovere le impurità, come l'olio antiruggine, che potrebbero compromettere la qualità della saldatura.
4. Utilizzare perni di saldatura di alta qualità: ottimizzare il design dei perni di saldatura, selezionare materiali con qualità stabile, migliorare la resistenza alle alte temperature e la resistenza all'usura dei perni di saldatura, prolungare ulteriormente la durata dei perni di saldatura e ridurre l'incoerenza delle dimensioni del giunto di saldatura e consumo del perno di saldatura causato da problemi di qualità del perno di saldatura.
Aghi per saldatura della saldatrice a punti a batteria
5. Rafforzare le misure di dissipazione del calore: installare dispositivi efficaci di dissipazione del calore nell'area di saldatura, come colonne di rame o dissipatori di calore per la dissipazione del calore, per esportare rapidamente il calore generato durante il processo di saldatura e ridurre l'impatto dei punti di saldatura all'interno della batteria cella. Le protuberanze della colonna in rame per la dissipazione del calore sono particolarmente adatte per il raffreddamento dei punti caldi grazie alle loro dimensioni ridotte e all'elevata densità e possono ridurre efficacemente l'aumento della temperatura locale causato dall'effetto Peltier.
6. Meccanismo di monitoraggio e feedback: stabilire un meccanismo di monitoraggio e feedback in tempo reale per il processo di saldatura, utilizzare sensori di temperatura e altre apparecchiature per monitorare le variazioni di temperatura nell'area di saldatura e regolare immediatamente i parametri di saldatura o adottare altre misure correttive una volta viene rilevata un'anomalia per garantire la qualità e la sicurezza della saldatura.
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