Преди появата на лазерната технология, индустрията за батерии използваше традиционни машини за обработка. В сравнение с традиционната механична обработка, лазерната обработка има много предимства и постепенно се признава от производителите на литиево-йонни батерии. Тя може да се използва за разрязване на метално фолио, рязане на метално фолио, рязане на изолационно фолио. Може да се използва и за заваряване на пластини, корпуси на батерийни сърцевини, уплътнителни пирони, меки връзки, взривобезопасни клапани и батерийни модули.
От въвеждането си през 1990 г., литиевите батерии са предпочитани от 3C дигиталните, електроинструментите и други индустрии поради високата си енергийна плътност, високото напрежение, опазването на околната среда, дългия живот и бързото зареждане. Приносът им към автомобилната индустрия с нова енергия е особено забележителен. През последните години се появиха превозни средства с нова енергия. В сравнение с превозните средства с традиционно гориво, превозните средства с нова енергия използват литиеви батерии като източник на енергия. Тъй като индустрията за литиево-йонни батерии осигурява източник на енергия за превозни средства с нова енергия, пазарният потенциал е огромен.
Литиево-йонна батерия (Li-ion Battery)
Литиево-йонната батерия е известна още като литиево-йонна батерия, която е вид вторична батерия (акумулаторна батерия), която разчита главно на движението на литиеви йони между положителния и отрицателния електрод, за да работи. Като нов вид чиста енергия, литиевите батерии могат не само да захранват превозни средства с нова енергия, но и да захранват различни продукти като електрически влакове, електрически велосипеди и голф колички.
Тази статия ще ви разкаже за лазерната технология в производството на батерии и ще обясни защо производството на литиево-йонни батерии използва системи за лазерно рязане и лазерно заваряване.
Система за лазерно рязане
Производството на литиево-йонни батерии е тясно свързано с една технологична стъпка. Най-общо казано, производството на литиеви батерии включва 3 части: производство на полюсни елементи, производство на батерийни клетки и сглобяване на батерии. В тези 3 основни процеса лазерното рязане е един от ключовите.
Процесът на обработка на литиево-йонни батерии изисква висока точност, контролируемост и качество на машината за рязане. В процеса на употреба, щанцата неизбежно се износват, като по тях се образува прах и грапавини, което може да причини опасни проблеми, като прегряване на батерията, късо съединение и експлозия. За да се избегне опасност, е по-подходящо да се използва машина за лазерно рязане.
В сравнение с традиционните механични машини за рязане, лазерната система за рязане има предимствата на липса на износване на инструмента, гъвкави форми на рязане, контрол на качеството на ръбовете, по-висока точност и по-ниски експлоатационни разходи, което води до намаляване на производствените разходи, подобряване на производствената ефективност и значително скъсяване на цикъла на рязане на нови продукти.
Литиевите батерии, като основни компоненти на превозните средства с нова енергия, директно определят производителността на цялото превозно средство. С постепенния бум на пазара на превозни средства с нова енергия, машините за лазерно рязане ще имат голям пазарен потенциал в бъдеще.
Система за лазерно заваряване
Като основен компонент на новото енергийно превозно средство, качеството на батерията определя пряко производителността на превозното средство. Оборудването за производство на литиево-йонни батерии обикновено включва 3 вида оборудване за преден край, оборудване за среден край и оборудване за заден край. Точността и нивото на автоматизация на оборудването ще повлияят пряко върху ефективността на производството и консистентността на продукта. Като алтернатива на традиционните методи на заваряване, лазерните заваръчни апарати са широко използвани в оборудването за производство на литиево-йонни батерии.
Лазерната заваръчна машина е важна част от производствената линия за батерии. Принципът ѝ е ефективен и прецизен метод на заваряване, който използва лазерен лъч с висока енергийна плътност като източник на топлина. В сравнение с традиционното заваряване, лазерното заваряване има много предимства, включително дълбоко проникване, висока скорост, малка деформация, ниски изисквания към заваръчната среда, висока плътност на мощността, не се влияе от магнитни полета, не се ограничава само до проводими материали и няма нужда от вакуум. То се използва широко в прецизното производство на висок клас, особено в производството на превозни средства с нова енергия и батерии.
От производството на литиево-йонни батерийни клетки до сглобяването на батерийни пакети, заваряването е много важен производствен процес. Проводимостта, якостта, херметичността, умората на метала и корозионната устойчивост на литиевите батерии са типични стандарти за оценка на качеството на заваряване на батерии. Изборът на метод на заваряване и процес на заваряване ще повлияе пряко върху цената, качеството, безопасността и консистентността на батерията. След това, STYLECNC ще ви запознае с различните приложения на лазерните заваръчни системи в областта на литиевите батерии.
Заваряване на взривозащитени вентили за батерии
Взривозащитеният клапан на батерията е тънкостенно тяло на клапана, разположено върху уплътнителната плоча на батерията. Когато вътрешното налягане в батерията надвиши определената стойност, тялото на взривозащитения клапан се разкъсва, за да предотврати спукването на батерията. Предпазният клапан има гениална структура и този процес има изключително строги изисквания към процеса на лазерно заваряване. Преди непрекъснатото лазерно заваряване, взривозащитеният клапан на батерията е заваряван чрез импулсно лазерно заваряване, като непрекъснатото уплътняване е постигано чрез припокриване и покриване на заваръчната точка и заваръчната точка, но ефективността на заваряването е ниска, а уплътнителните характеристики са сравнително лоши. Непрекъснатото лазерно заваряване може да постигне високоскоростно и висококачествено заваряване, като гарантира стабилност на заваряването, ефективност на заваряването и добив.
Заваряване на батерии
Етикетите обикновено се разделят на 3 материала. Положителният електрод на батерията използва алуминиев (Al) материал, а отрицателният електрод използва никелов (Ni) материал или помеднен никелов (Ni-Cu) материал. В производствения процес на батерии, една от стъпките е заваряването на етикетите и полюсите на батерията заедно. При производството на вторичната батерия, тя трябва да бъде заварена с друг алуминиев предпазен клапан. Заваряването не само трябва да осигури надеждна връзка между етикетите и полюса, но също така изисква гладък и красив заваръчен шев.
Точково заваряване с електродна лента за батерии
Материалите, използвани за лентите от електроди за батерии, включват чисти алуминиеви ленти, никелови ленти, алуминиево-никелови композитни ленти и малко количество медни ленти. Заваряването на ленти от електроди за батерии обикновено се извършва с импулсни заваръчни машини. С появата на квазинепрекъснатия QCW лазер на IPG, той се използва широко и при заваряване на ленти от електроди за батерии. В същото време, благодарение на доброто качество на лъча, заваръчната точка може да бъде малка. Той има уникални предимства при заваряване на високоотражателни алуминиеви ленти, медни ленти и теснолентови ленти от полюси за батерии (ширината на полюсната лента е по-малка от 1.5mm).
Корпусът и капакът на батерията са запечатани и заварени
Материалите на корпуса на батериите са алуминиева сплав и неръждаема стомана, от които алуминиевата сплав е най-използваната, обикновено 3003, а някои използват чист алуминий. Неръждаемата стомана е материалът с най-добра лазерна заваряемост. Независимо дали се използва импулсен или непрекъснат лазер, могат да се получат заварки с добър външен вид и производителност. Използването на непрекъснат лазер за заваряване на тънкослойни литиеви батерии може да увеличи ефективността с 5 до 10 пъти, а външният вид и производителността на запечатване са по-добри. Следователно, има тенденция за постепенно заместване на импулсните лазери в тази област на приложение.
Модул за захранване на батерията и PACK заваряване
Серийните и паралелните връзки между батериите обикновено се извършват чрез заваряване на свързващия елемент и единичната батерия. Материалите на положителните и отрицателните електроди са различни. Обикновено има 2 вида материали: мед и алуминий. Тъй като медта и алуминият се заваряват с лазер, те могат да образуват крехки съединения. За да се отговорят на изискванията на приложението, обикновено се използва ултразвуково заваряване, а лазерното заваряване се използва главно за мед и мед, както и за алуминий и алуминий. В същото време, тъй като медта и алуминият провеждат топлина много бързо, имат много висока отражателна способност към лазера и дебелината на свързващия елемент е сравнително голяма, е необходимо да се използва лазер с по-висока мощност за постигане на заваряване.
Това показва, че лазерното заваряване е излязло на преден план сред многото методи на заваряване. Първо, лазерното заваряване има висока енергийна плътност, малка деформация на заваряването и малка зона на топлинно въздействие, което може ефективно да подобри точността на частите. Заваръчният шев е гладък и без примеси, равномерен и плътен, без допълнително шлифоване; второ, лазерното заваряване може да бъде прецизно контролирано и фокусирано върху светлината. Малките точки, високопрецизното позициониране, лесната за постигане автоматизация с механични рамена, подобряват ефективността на заваряване, намаляват човекочасовете и намаляват разходите; освен това, лазерното заваряване на тънки плочи или тел с тънък диаметър не е толкова податливо на повторно заваряване, колкото дъговото заваряване. И може да се заварява с широка гама от материали, което може да осъществи заваряване между различни материали.
Тенденции
В момента бързото развитие на новата енергийна индустрия е довело до едновременен растеж на индустрията за литиево-йонни батерии и индустрията за производство на оборудване за литиево-йонни батерии, което осигурява добра почва за мащабното приложение на машини за лазерно рязане, машини за лазерно заваряване и машини за лазерно гравиране на пазара на литиево-йонни батерии. Предвидимо е, че с непрекъснатото развитие на новия енергиен пазар, постепенното подобряване на изискванията за качество и непрекъснатото усъвършенстване на лазерната технология, в бъдеще на пазара на литиево-йонни батерии могат да се прилагат повече лазерни режещи и лазерни заваръчни машини, а повече производители на лазерни машини могат да се възползват от индустрията за литиево-йонни батерии.
