Pred pojavom laserske tehnologije je industrija baterij za obdelavo uporabljala tradicionalne stroje. V primerjavi s tradicionalno mehansko obdelavo ima laserska obdelava številne prednosti in jo proizvajalci litij-ionskih baterij postopoma prepoznavajo. Uporablja se lahko za rezanje kovinske folije, rezanje kovinske folije, rezanje izolacijske folije. Uporablja se lahko tudi pri varjenju jezičkov, ohišij baterijskih jeder, tesnilnih žebljev, mehkih povezav, protieksplozijsko odpornih ventilov in baterijskih modulov.
Litijeve baterije so od uvedbe leta 1990 priljubljene v industriji 3C digital, električnih orodij in drugih industrijah zaradi visoke energijske gostote, visoke napetosti, varstva okolja, dolge življenjske dobe in hitrega polnjenja. Njihov prispevek k avtomobilski industriji z novo energijo je še posebej pomemben. V zadnjih letih so se pojavila vozila z novo energijo. V primerjavi s tradicionalnimi vozili na gorivo vozila z novo energijo uporabljajo litijeve baterije kot vir energije. Ker industrija litij-ionskih baterij zagotavlja vir energije za vozila z novo energijo, je tržni potencial ogromen.
Litij-ionska baterija (Li-ionska baterija)
Litij-ionska baterija, znana tudi kot litij-ionska baterija, je vrsta sekundarne baterije (polnilne baterije), ki za delovanje v glavnem temelji na gibanju litijevih ionov med pozitivno in negativno elektrodo. Kot nova vrsta čiste energije lahko litijeve baterije ne le napajajo vozila z novo energijo, temveč tudi različne izdelke, kot so električni vlaki, električna kolesa in golf avtomobilčki.
Ta članek vam bo povedal o laserski tehnologiji pri izdelavi baterij in pojasnil, zakaj se pri izdelavi litij-ionskih baterij uporabljajo sistemi za lasersko rezanje in lasersko varjenje.
Laserski sistem za rezanje
Proizvodnja litij-ionskih baterij je tesno povezana z enim procesnim korakom. Na splošno proizvodnja litijevih baterij vključuje 3 dele: izdelavo polov, izdelavo baterijskih celic in sestavljanje baterij. V teh 3 glavnih procesih je laserski razrez eden ključnih.
Postopek obdelave litij-ionskih baterij zahteva visoko natančnost, nadzor in kakovost rezalnega stroja. Med uporabo se rezalnik neizogibno obrabi, na njem pa se nabira prah in robovi, kar lahko povzroči nevarne težave, kot so pregrevanje baterije, kratek stik in eksplozija. Da bi se izognili nevarnostim, je primernejša uporaba laserskega rezalnega stroja.
V primerjavi s tradicionalnimi mehanskimi rezalnimi stroji ima laserski rezalni sistem prednosti, kot so odsotnost obrabe orodja, prilagodljive oblike rezanja, nadzor kakovosti robov, večja natančnost in nižji obratovalni stroški, kar prispeva k zmanjšanju proizvodnih stroškov, izboljšanju učinkovitosti proizvodnje in znatnemu skrajšanju cikla izrezovanja novih izdelkov.
Litijeve baterije, kot osrednje komponente vozil na nova energijska elektrarna, neposredno določajo zmogljivost celotnega vozila. Z naraščajočo rastjo trga vozil na nova energijska elektrarna bodo imeli laserski rezalniki v prihodnosti velik tržni potencial.
Laserski varilni sistem
Kot osrednja komponenta novega energetskega vozila kakovost baterije neposredno določa njeno zmogljivost. Oprema za proizvodnjo litij-ionskih baterij običajno vključuje 3 vrste sprednje, srednje in zadnje opreme. Natančnost in raven avtomatizacije opreme neposredno vplivata na učinkovitost proizvodnje in doslednost izdelka. Kot alternativa tradicionalnim metodam varjenja se v opremi za proizvodnjo litij-ionskih baterij pogosto uporabljajo laserski varilni aparati.
Laserski varilni stroj je pomemben del proizvodne linije baterij. Načelo je učinkovita in natančna metoda varjenja, ki kot vir toplote uporablja laserski žarek z visoko gostoto energije. V primerjavi s tradicionalnim varjenjem ima lasersko varjenje številne prednosti, vključno z globokim prodiranjem, veliko hitrostjo, majhno deformacijo, nizkimi zahtevami glede varilnega okolja, visoko gostoto moči, ne vpliva magnetnih polj, ni omejeno na prevodne materiale in ne potrebuje vakuuma. Široko se uporablja na področjih visokokakovostne precizne proizvodnje, zlasti v industriji vozil z novo energijo in baterij.
Od izdelave litij-ionskih baterijskih celic do sestavljanja baterijskih sklopov je varjenje zelo pomemben proizvodni proces. Prevodnost, trdnost, zrakotesnost, utrujenost kovine in odpornost proti koroziji litijevih baterij so tipični standardi za ocenjevanje kakovosti varjenja baterij. Izbira metode varjenja in postopka varjenja bo neposredno vplivala na stroške, kakovost, varnost in doslednost baterije. Nato, STYLECNC vas bo popeljal na seznanitev z različnimi aplikacijami laserskih varilnih sistemov na področju litijevih baterij.
Varjenje eksplozijsko varnih ventilov baterij
Eksplozijsko odporni ventil baterije je tankostensko ohišje ventila na tesnilni plošči baterije. Ko notranji tlak v bateriji preseže določeno vrednost, se ohišje ventila eksplozijsko odpornega ventila poči, da se prepreči eksplozija baterije. Varnostni ventil ima domiselno strukturo, zato ima ta postopek izjemno stroge zahteve glede laserskega varjenja. Pred neprekinjenim laserskim varjenjem je bil eksplozijsko odporni ventil baterije varjen s pulznim laserskim varjenjem, neprekinjeno tesnjenje pa je bilo doseženo s prekrivanjem in pokrivanjem varilne točke in varilne točke, vendar je bila učinkovitost varjenja nizka, tesnilna zmogljivost pa relativno slaba. Neprekinjeno lasersko varjenje lahko doseže visoko hitrost in visokokakovostno varjenje, zagotovljena je stabilnost varjenja, učinkovitost varjenja in izkoristek.
Varjenje jezičkov baterije
Jezički so običajno razdeljeni na 3 materiale. Pozitivna elektroda baterije je iz aluminija (Al), negativna elektroda pa iz niklja (Ni) ali pobakrenega niklja (Ni-Cu). V proizvodnem procesu baterij je eden od korakov varjenje jezičkov baterije in polov. Pri izdelavi sekundarne baterije je treba le-to zvariti z drugim aluminijastim varnostnim ventilom. Varjenje ne sme zagotavljati le zanesljive povezave med jezičkom in polom, temveč zahteva tudi gladek in lep varilni šiv.
Točkovno varjenje z baterijsko elektrodo
Materiali, ki se uporabljajo za trakove baterijskih elektrod, vključujejo čiste aluminijaste trakove, nikljeve trakove, aluminijasto-nikljeve kompozitne trakove in majhno količino bakrenih trakov. Varjenje trakov baterijskih elektrod se običajno izvaja s pulznimi varilnimi stroji. S pojavom kvazikontinuirnega laserja IPG QCW se je ta pogosto uporabljal tudi pri varjenju trakov baterijskih elektrod. Hkrati je zaradi dobre kakovosti žarka varilna točka lahko majhna. Ima edinstvene prednosti pri varjenju visoko odbojnih aluminijastih trakov, bakrenih trakov in ozkopasovnih trakov baterijskih polov (širina traku polov je manjša od 1).5mm).
Ohišje in pokrov baterije sta zatesnjena in varjena
Materiala ohišja baterij sta aluminijeva zlitina in nerjaveče jeklo, pri čemer se najpogosteje uporablja aluminijeva zlitina, običajno 3003, nekaj pa tudi čisti aluminij. Nerjaveče jeklo je material z najboljšo lasersko varljivostjo. Ne glede na to, ali gre za pulzni ali neprekinjeni laserski varjenje, je mogoče doseči varjenje z dobrim videzom in zmogljivostjo. Z uporabo neprekinjenega laserja za varjenje tankih litijevih baterij se lahko učinkovitost poveča za 5- do 10-krat, videz in tesnilna zmogljivost pa sta boljša. Zato obstaja trend postopnega nadomeščanja pulznih laserjev na tem področju uporabe.
Modul baterijskega napajanja in PACK varjenje
Zaporedne in vzporedne povezave med baterijami se običajno izvedejo z varjenjem povezovalnega kosa in posamezne baterije. Materiali pozitivnih in negativnih elektrod se razlikujejo. Na splošno obstajata dve vrsti materialov: baker in aluminij. Ker se baker in aluminij varita z laserjem, lahko tvorita krhke spojine. Za izpolnitev zahtev uporabe se običajno uporablja ultrazvočno varjenje, lasersko varjenje pa se običajno uporablja za baker in baker ter aluminij in aluminij. Hkrati je treba za varjenje uporabiti laser z večjo močjo, ker baker in aluminij zelo hitro prevajata toploto, imata zelo visoko odbojnost laserja in je debelina povezovalnega kosa relativno velika.
To kaže, da je lasersko varjenje med številnimi metodami varjenja prešlo v ospredje. Prvič, lasersko varjenje ima visoko gostoto energije, majhne deformacije varjenja in majhno območje vpliva toplote, kar lahko učinkovito izboljša natančnost delov. Varilni šiv je gladek in brez nečistoč, enakomeren in gost, brez dodatnega brušenja; drugič, lasersko varjenje je mogoče natančno nadzorovati in osredotočiti na svetlobo. Majhne pike, visoko natančno pozicioniranje, enostavna avtomatizacija z mehanskimi rokami, izboljšajo učinkovitost varjenja, zmanjšajo delovne ure in zmanjšajo stroške; poleg tega lasersko varjenje tankih plošč ali žic s tankim premerom ni tako dovzetno za reflow kot obločno varjenje. Poleg tega ga je mogoče variti s široko paleto materialov, kar omogoča varjenje med različnimi materiali.
Trends
Trenutno hiter razvoj nove energetske industrije spodbuja hkratno rast industrije litij-ionskih baterij in industrije proizvodnje opreme za litij-ionske baterije, kar zagotavlja dobra tla za obsežno uporabo laserskih rezalnih strojev, laserskih varilnih strojev in strojev za lasersko graviranje na trgu litij-ionskih baterij. Predvidljivo je, da se bo z nenehnim razvojem novega energetskega trga, postopnim izboljševanjem zahtev glede kakovosti in nenehnim izboljševanjem laserske tehnologije v prihodnosti na trgu litij-ionskih baterij lahko uporabljalo več laserskih rezalnikov in laserskih varilnih strojev, od industrije litij-ionskih baterij pa bo imelo koristi več proizvajalcev laserskih strojev.
