Introduzione ai metodi e ai processi di saldatura delle batterie agli ioni di litio

La scelta ragionevole dei metodi e dei processi di saldatura durante il processo di produzione delle batterie al litio influirà direttamente sul costo, sulla qualità, sulla sicurezza e sulla consistenza della batteria.

1. Principio della saldatura laser

La saldatrice laser a fibra utilizza l'eccellente direttività e l'elevata densità di potenza del raggio laser per funzionare. Il raggio laser viene focalizzato su una piccola area attraverso il sistema ottico, formando in brevissimo tempo una fonte di calore altamente concentrata nella zona saldata. area, in modo che l'oggetto da saldare si sciolga e formi un forte punto di saldatura e un cordone di saldatura.

2. Tipo di saldatura laser

Saldatura a conduzione termica e saldatura a penetrazione profonda

La densità di potenza del laser è 105~106w/㎝² per formare una saldatura a conduzione di calore laser e la densità di potenza del laser è 105~106w/ ㎝² per formare una saldatura a penetrazione profonda del laser.

Saldatura a penetrazione e continua

Saldatura a penetrazione, il pezzo di collegamento non necessita di essere perforato e la lavorazione è relativamente semplice. La saldatura a penetrazione richiede un saldatore laser più potente. La profondità di penetrazione della saldatura a penetrazione è inferiore a quella della saldatura continua e la sua affidabilità è relativamente scarsa.

Rispetto alla saldatura a penetrazione, la saldatura continua richiede un saldatore laser di potenza inferiore. La profondità di penetrazione della saldatura continua è superiore a quella della saldatura a penetrazione e la sua affidabilità è relativamente buona. Tuttavia, il pezzo di collegamento deve essere perforato, il che è relativamente difficile da lavorare.

Saldatura a impulsi e saldatura continua

1) Saldatura in modalità pulsata

Durante la saldatura laser è necessario selezionare forme d'onda di saldatura adeguate. Le forme d'onda degli impulsi comunemente utilizzate includono onde quadre, onde di picco, onde a doppio picco, ecc. La riflettività della superficie della lega di alluminio alla luce è troppo elevata. Quando un raggio laser ad alta intensità colpisce la superficie del materiale, la superficie metallica perde il 60%-98% dell'energia laser a causa della riflessione e la riflettività cambia con la temperatura superficiale. In genere, quando si saldano le leghe di alluminio, è meglio scegliere onde a punta e onde a doppio picco. L'ampiezza dell'impulso della parte di rallentamento dietro questo tipo di forma d'onda di saldatura è più lunga, il che può ridurre efficacemente la comparsa di pori e crepe.

Campioni di saldatura laser a impulsi

A causa dell'elevata riflettività della lega di alluminio rispetto al laser, per evitare che il raggio laser venga incidente verticalmente e causi riflessione verticale e danneggi lo specchio di focalizzazione del laser, la testa di saldatura viene solitamente deviata con un certo angolo durante il processo di saldatura. Il diametro del giunto di saldatura e il diametro della superficie effettiva del giunto aumentano con l'aumento dell'angolo di inclinazione del laser. Quando l'angolo di inclinazione del laser è di 40°, si ottengono il giunto di saldatura più grande e la superficie di giunzione effettiva. La penetrazione del punto di saldatura e la penetrazione effettiva diminuiscono con l'angolo di inclinazione del laser. Quando è maggiore di 60, la penetrazione effettiva della saldatura scende a zero. Pertanto, inclinando il giunto di saldatura di un certo angolo, è possibile aumentare opportunamente la profondità e la larghezza di penetrazione della saldatura.

Inoltre, durante la saldatura, con il cordone di saldatura come confine, è necessario saldare il 65% della piastra di copertura parziale del punto di saldatura laser e il 35% del guscio, il che può ridurre efficacemente le esplosioni causate da problemi di chiusura del coperchio.

2) Saldatura in modalità continua

Poiché il processo di riscaldamento della saldatura laser continua non è simile al raffreddamento e riscaldamento improvviso delle macchine a impulsi, la tendenza alla formazione di crepe durante la saldatura non è molto evidente. Per migliorare la qualità della saldatura viene utilizzata la saldatura laser continua. La superficie della saldatura è liscia e uniforme, senza spruzzi, senza difetti e senza difetti all'interno della saldatura. Nessuna crepa trovata. Nella saldatura delle leghe di alluminio i vantaggi del laser continuo sono evidenti. Rispetto ai metodi di saldatura tradizionali, l'efficienza produttiva è elevata e non è richiesto alcun riempimento del filo. Rispetto alla saldatura laser a impulsi, può risolvere i difetti che si verificano dopo la saldatura, come crepe, porosità, spruzzi, ecc. Assicurare che la lega di alluminio abbia buone proprietà meccaniche dopo la saldatura; non ci saranno ammaccature dopo la saldatura e la quantità di lucidatura e lucidatura dopo la saldatura sarà ridotta, il che consente di risparmiare sui costi di produzione. Tuttavia, poiché lo spot del laser continuo è relativamente piccolo, la precisione di assemblaggio del pezzo non lo è. I requisiti sono più elevati.

3. Vantaggi della saldatura laser

• La saldatrice laser automatica CNC con generatore laser a fibra ha energia concentrata, elevata efficienza di saldatura, elevata precisione di lavorazione e un ampio rapporto profondità-larghezza della saldatura. Il raggio laser è facile da focalizzare, allineare e guidare tramite strumenti ottici. Può essere posizionato ad una distanza adeguata dal pezzo in lavorazione e può essere reindirizzato tra dispositivi o ostacoli attorno al pezzo in lavorazione. A causa delle limitazioni di spazio sopra menzionate non è possibile utilizzare altri metodi di saldatura.
• L'apporto di calore è piccolo, la zona interessata dal calore è piccola e lo stress residuo e la deformazione del pezzo sono piccoli; l'energia di saldatura può essere controllata con precisione, l'effetto di saldatura è stabile e l'aspetto della saldatura è buono;
• Saldatura senza contatto, trasmissione in fibra ottica, buona accessibilità e alto grado di automazione. Quando si saldano materiali sottili o fili di diametro sottile, non vi è alcun problema di fusione come nella saldatura ad arco. Poiché le celle utilizzate nelle batterie al litio seguono il principio della leggerezza, solitamente sono realizzate in alluminio più leggero e sono più sottili. In generale, lo spessore del guscio, della copertura e del fondo deve essere inferiore a 1,0 mm. Gli attuali materiali di base dei principali produttori Lo spessore è di circa 0,8 mm.
• Può fornire saldature ad alta resistenza per varie combinazioni di materiali, in particolare durante la saldatura di materiali in rame e materiali in alluminio. Questa è anche l'unica tecnica in grado di saldare il nichel elettrolitico su materiali in rame.

4. Difficoltà nel processo di saldatura laser

1. Allo stato attuale, i gusci delle batterie in lega di alluminio rappresentano oltre il 90% dell'intera batteria al litio. La difficoltà nella saldatura risiede nella riflettività estremamente elevata della lega di alluminio al laser e nell'elevata sensibilità dei pori durante il processo di saldatura. Durante la saldatura si verificheranno inevitabilmente alcuni problemi e difetti, i più importanti dei quali sono i pori, le cricche calde e le esplosioni.
2. Durante il processo di saldatura laser della lega di alluminio, è probabile che compaiano dei pori. Esistono due tipi principali: pori di idrogeno e pori causati dallo scoppio di bolle. Poiché la velocità di raffreddamento della saldatura laser è troppo elevata, il problema dei fori di idrogeno è più serio ed esiste un ulteriore tipo di fori che appare a causa del collasso di piccoli fori nella saldatura laser.
3. Problema di cracking termico. La lega di alluminio è una tipica lega eutettica. È soggetto a cricche calde durante la saldatura, comprese cricche di cristalli di saldatura e cricche da liquefazione HAZ. A causa della segregazione dei componenti nell'area di saldatura, si verificherà la segregazione eutettica e la fusione dei bordi del grano. Sotto stress si formano crepe da liquefazione ai bordi dei grani, riducendo le prestazioni dei giunti saldati.
4. Problema dell'esplosione (noto anche come splash). Sono molti i fattori che provocano le esplosioni, come la pulizia del materiale, la purezza del materiale stesso, le caratteristiche del materiale stesso, ecc. Il fattore decisivo è la stabilità del laser. Rigonfiamenti superficiali del guscio, pori, bolle interne. Il motivo principale è che il diametro del nucleo della fibra è troppo piccolo o l'impostazione dell'energia laser è troppo elevata. Non è che migliore è la qualità del raggio, migliore è l'effetto di saldatura promosso da alcuni fornitori di apparecchiature laser. Una buona qualità del raggio è adatta per la saldatura in sovrapposizione con una maggiore profondità di penetrazione. Trovare i giusti parametri di processo è la chiave per risolvere il problema.

Altre difficoltà

1. La saldatura di linguette con rivestimento morbido richiede un'elevata attrezzatura di saldatura. Le linguette devono essere premute saldamente per garantire lo spazio di saldatura. Può realizzare saldature ad alta velocità di traiettorie complesse come forme a S e a spirale, aumentando l'area di giunzione della saldatura e rafforzando la resistenza della saldatura.
2. La saldatura dei nuclei cilindrici delle batterie viene utilizzata principalmente per la saldatura dell'elettrodo positivo. Poiché il guscio dell'elettrodo negativo è sottile, è molto facile saldarlo. Ad esempio, alcuni produttori utilizzano attualmente un processo senza saldatura per l'elettrodo negativo, mentre per l'elettrodo positivo viene utilizzata la saldatura laser.
3. Quando la combinazione di batterie quadrate viene saldata, i poli o i pezzi di collegamento sono fortemente contaminati. Quando i pezzi di collegamento vengono saldati, gli inquinanti si decompongono e formano facilmente punti e fori di esplosione di saldatura. Le batterie con poli sottili e parti strutturali sottostanti in plastica o ceramica sono facili da saldare. Indossare. Quando il palo è piccolo, è facile saldarlo al punto che la plastica si brucia, formando un punto di esplosione. Non utilizzare fogli di collegamento multistrato. Ci sono buchi tra gli strati ed è difficile saldare saldamente.
4. Il processo più importante nel processo di saldatura delle batterie quadrate è l'imballaggio del guscio, che è suddiviso nella saldatura del coperchio superiore e del coperchio inferiore in base alle diverse posizioni. Poiché le batterie prodotte sono di piccole dimensioni, alcuni produttori di batterie utilizzano un processo di imbutitura profonda per fabbricare il guscio della batteria e necessitano solo di saldare il coperchio superiore.

5. Fattori che influenzano la qualità della saldatura

La saldatura laser è attualmente un metodo importante consigliato per la saldatura di batterie di fascia alta. La saldatura laser è un processo in cui un raggio laser ad alta energia irradia il pezzo, provocando un brusco aumento della temperatura di lavoro, sciogliendo il pezzo e ricollegandolo per formare una connessione permanente. La resistenza al taglio e alla lacerazione della saldatura laser è relativamente buona. La conduttività, la resistenza, la tenuta all'aria, la fatica del metallo e la resistenza alla corrosione della saldatura delle batterie sono criteri tipici di valutazione della qualità della saldatura.

Ci sono molti fattori che influenzano la qualità della saldatura laser. Alcuni di essi sono estremamente volatili e presentano una notevole instabilità. Come impostare e controllare correttamente questi parametri in modo che siano controllati entro un intervallo appropriato durante la saldatura laser continua e ad alta velocità per garantire la qualità della saldatura. L'affidabilità e la stabilità della formazione del cordone di saldatura sono questioni importanti legate alla praticità e all'industrializzazione della tecnologia di saldatura laser. I fattori importanti che influenzano la qualità della saldatura laser sono suddivisi in tre aspetti: attrezzatura di saldatura, condizioni del pezzo e parametri di processo.

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