هل تعرف عملية اللحام بالليزر لبطاريات الطاقة

لقد اجتذب التطور الهائل لمركبات الطاقة الجديدة في العامين الماضيين المزيد والمزيد من الاهتمام من العالم الخارجي، ليس فقط تأثير الاستهلاك، ولكن أيضًا في المجال الصناعي، كما نما الاتجاه التكنولوجي الذي تقوده مركبات الطاقة الجديدة إلى قوة قوية لا يمكن تجاهلها. سنتحدث اليوم عن عملية اللحام بالليزر المطبقة على البطارية، وهي قلب الطاقة لمركبات الطاقة الجديدة.

ومع زيادة مبيعات مركبات الطاقة الجديدة، زادت أيضًا القدرة المركبة لبطاريات الطاقة بسرعة. تشير البيانات إلى أنه في عام 2021، بلغت مبيعات سيارات الطاقة الجديدة في الصين 3.521 مليون، بزيادة قدرها 157.5٪؛ وبلغت القدرة المركبة لبطاريات الطاقة 154.5 جيجاوات في الساعة، بزيادة قدرها 142.8%. قام مصنعو البطاريات بتوسيع طاقتهم الإنتاجية، وقال الأكاديمي أويانغ مينغاو في خبراء السيارات الكهربائية 100 أنه بحلول عام 2025، ستصل القدرة الإنتاجية لبطاريات الطاقة في الصين إلى 3000 جيجاوات في الساعة. في عملية تصنيع بطاريات الطاقة، تعد التكلفة المنخفضة والجودة العالية والكفاءة العالية هي الأهداف الرئيسية الثلاثة التي تسعى شركات التصنيع إلى تحقيقها، لذلك، يفضل مصنعو البطاريات العملية التقنية والمعدات الذكية التي يمكنها تحقيق هذه الأهداف الثلاثة.

الجزء الداخلي من بطارية الطاقة هو أيضًا نظام معقد بالكامل، بدءًا من خلية البطارية ووحدة البطارية وحزمة البطارية، بعد عملية التصنيع، وأخيرًا يتم تجميعها في نظام بطارية طاقة كامل. ومن بينها، يتضمن الاتصال بين المواد والمواد والوحدات والوحدات وهياكل حزمة البطارية عملية لحام شديدة المتطلبات -اللحام بالليزر.

سيؤثر الاختيار المعقول لطرق وعمليات اللحام في عملية تصنيع بطاريات الطاقة بشكل مباشر على تكلفة البطارية وجودتها وسلامتها واتساقها. بعد ذلك، قم بفرز محتوى لحام بطارية الطاقة.

تنقسم بطارية الطاقة إلى بطاريات مربعة واسطوانية وناعمة. في الوقت الحاضر، في إنتاج بطاريات الطاقة، يشمل استخدام اللحام بالليزر بشكل أساسي ما يلي:

العملية الوسطى:لحام أذن القطب (بما في ذلك اللحام المسبق)، اللحام النقطي لحزام القطب، اللحام المسبق للبطارية في الغلاف، لحام الختم للغطاء العلوي للقذيفة، لحام الختم لمنفذ حقن السائل، إلخ.

بعد العملية:بما في ذلك لحام لوحة توصيل وحدة البطارية PACK، بالإضافة إلى لوحة الغطاء الخلفي للوحدة على لحام الصمام المقاوم للانفجار.

يلعب الغلاف ولوحة الغطاء الخاصة ببطارية الطاقة دور تغليف الإلكتروليت والمواد الداعمة للإلكترود، مما يوفر بيئة مغلقة مستقرة لتخزين وإطلاق الطاقة الكهربائية، وتحدد جودة اللحام بشكل مباشر مدى إحكام البطارية وقوتها الانضغاطية، مما يؤثر على عمر البطارية وأدائها الآمن. يتكون غلاف البطارية بشكل أساسي من سبائك الألومنيوم Al3003، التي يتراوح سمكها بشكل عام بين 0.6 و0.8 مم، ويتم استخدام اللحام بالليزر النبضي منخفض الطاقة بشكل عام. يظهر موضع اتصال الغلاف ولوحة الغطاء في الشكل، حيث تتمثل مشاكل الجودة الرئيسية للحام الليزر في عدم الاختراق والمسامية والسرير، مما يقلل من ضيق البطارية.

قطب البطارية هو لوحة الاتصال الإيجابية والسلبية للبطارية، وبشكل عام، يستخدم القطب الموجب الألومنيوم، ويستخدم القطب السالب النحاس، ودوره هو جعل عمود البطارية ملحومًا من خلال ورقة الاتصال لتشكيل سلسلة ودائرة متوازية لتشكيل وحدة البطارية.

الصمام المقاوم للانفجار عبارة عن جسم صمام رقيق الجدران موجود على لوحة إغلاق البطارية. عندما يتجاوز الضغط الداخلي للبطارية القيمة المحددة، ينكسر جسم الصمام المقاوم للانفجار ويفرغ أولاً لتحرير الضغط وتجنب انفجار البطارية. هيكل الصمام المقاوم للانفجار مبتكر، والصفائح المعدنية المصنوعة من الألومنيوم ذات شكل معين ملحومة بقوة بواسطة اللحام بالليزر. عندما يرتفع الضغط داخل البطارية إلى قيمة معينة، تنكسر صفائح الألمنيوم من موضع الأخدود المصمم، مما يمنع البطارية من التوسع بشكل أكبر والتسبب في انفجار. ولذلك، فإن هذه العملية لها متطلبات صارمة للغاية لعملية اللحام بالليزر، حيث تتطلب إغلاق اللحام، والتحكم الصارم في مدخلات الحرارة، والتأكد من أن قيمة ضغط الضرر للحام مستقرة ضمن نطاق معين (عمومًا 0. 4~0.7MPa)، كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا سيكون لها تأثير كبير على سلامة البطارية.

تعد لوحة المحول والوصلة الناعمة من المكونات الرئيسية لتوصيل لوحة غطاء البطارية وخلية البطارية. يجب أيضًا أن تأخذ في الاعتبار متطلبات التيار الزائد والقوة والرذاذ المنخفض للبطارية، لذلك يجب أن يكون هناك عرض لحام كافٍ في عملية اللحام مع لوحة الغطاء، ويجب ألا يكون هناك جزيئات تسقط على البطارية لتجنب قصر البطارية الدوائر. باعتباره مادة قطب كهربائي سلبي، فإن النحاس عبارة عن مادة عكسية عالية مع معدل امتصاص منخفض، الأمر الذي يتطلب كثافة طاقة أعلى للحام عند اللحام وأحدث ليزر مركب للضوء الأزرق يمكنه حل مشاكل العملية التقليدية مثل العكس العالي والترشيش.

ينقسم القطب الموجود على لوحة غطاء البطارية إلى بطارية داخلية ووصلة بطارية خارجية. التوصيل الداخلي للبطارية هو لحام عمود الخلية وعمود الغطاء؛ الاتصال الخارجي للبطارية هو أن عمود البطارية ملحوم من خلال ورقة التوصيل لتشكيل دائرة متسلسلة ومتوازية لتشكيل وحدة البطارية.

المشكلة الرئيسية في اللحام بالليزر للبطارية هي أيضًا عيب الثقب، والسبب مشابه للصمام المضاد للانفجار. لحام القطب هو في الأساس سطح التزاوج بين كتلة نقل الألومنيوم والعمود، ويبلغ قطر فتحة كتلة الألومنيوم حوالي 6 مم فقط، مما يجعل من السهل جدًا الاحتفاظ بالشوائب مثل ختم الزيت وعامل التنظيف. يتسبب ضوء الليزر ذو كثافة الطاقة العالية في ارتفاع درجة حرارة اللحام، مما يؤدي إلى تبخر سريع للشوائب المتبقية في القطب، وتهرب الفقاعات وتتغلب على التوتر السطحي لحوض اللحام لتترك حوض اللحام، مما يؤدي إلى ثقب عيوب. في هذه العملية، يؤدي التغير السريع في قوة الليزر النبضي إلى زيادة الميل إلى تكوين ثقوب متفجرة. لذلك، بالإضافة إلى تحسين التنظيف قبل اللحام، يمكن أيضًا تقليل عيوب الثقب عن طريق تحسين تنوع طاقة الليزر.

يمكن فهم وحدة البطارية على أنها مزيج من خلايا أيون الليثيوم المتسلسلة والمتوازية ومجهزة بجهاز واحد لمراقبة وإدارة البطارية. غالبًا ما يحدد التصميم الهيكلي لوحدة البطارية أداء وسلامة حزمة البطارية. يجب أن يدعم هيكلها الخلية ويصلحها ويحميها. في الوقت نفسه، كيفية تلبية متطلبات التيار الزائد، والتوحيد الحالي، وكيفية تلبية التحكم في درجة حرارة الخلية، وما إذا كانت هناك تشوهات خطيرة يمكن قطعها، لتجنب التفاعلات المتسلسلة، وما إلى ذلك، سيكون هو الحل معايير الحكم على مزايا وحدة البطارية.

في الوقت نفسه، نظرًا لأن نقل الحرارة للنحاس والألمنيوم سريع جدًا، وانعكاس الليزر مرتفع جدًا، فإن سمك ورقة التوصيل كبير نسبيًا، لذلك من الضروري استخدام ليزر عالي الطاقة لتحقيق ذلك لحام.

في الوقت الحاضر، تتمثل المشاكل الرئيسية لللحام بالليزر في بطاريات الطاقة في عيوب اللحام مثل المسام والشقوق وسوء التشكيل والثقوب المتفجرة. تؤدي هذه العيوب إلى انخفاض قوة البطارية وضيقها وموصليتها، مما يؤدي إلى سلسلة من مشكلات السلامة مثل انفجار البطارية والتسرب والتسخين. لحل هذه المشاكل، يركز عدد كبير من الدراسات على تحسين العملية، وضبط قوة اللحام بالليزر، وعرض النبضة، وسرعة اللحام، وكمية إزالة التركيز البؤري وغيرها من المعلمات التي يمكن أن تقلل بشكل فعال من العيوب.

ليس من الصعب أن نرى أن عملية لحام بطارية الطاقة هي عمل جيد، وأي مشكلة صغيرة ستؤثر على أداء وسلامة بطارية الطاقة النهائية اللاحقة. ولذلك فإن المواد عالية الجودة وأدوات اللحام بالليزر عالية الجودة هي الأساس لضمان نجاح عملية اللحام. تعد التكنولوجيا الذكية المتمثلة في تخطيط مسار اللحام بالليزر، وتحديد اللحام، وتحديد العيوب، ومراقبة الجودة، وما إلى ذلك، أيضًا واحدة من النقاط الساخنة للبحث في المستقبل.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. هي مؤسسة ذات تقنية عالية متخصصة في البحث والتطوير وتصنيع وبيع آلة الكسوة بالليزر الأوتوماتيكية وآلة الكسوة بالليزر عالية السرعة وآلة التبريد بالليزر وآلة اللحام بالليزر ومعدات الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد. منتجاتنا فعالة من حيث التكلفة وتباع محليًا وخارجيًا. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا، فيرجى الاتصال بنا على bob@gshenglaser.com.