Kennen Sie den Laserschweißprozess von Powerbatterien?

Die rasante Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Energie in den letzten zwei Jahren hat von außen immer mehr Aufmerksamkeit auf sich gezogen, nicht nur aufgrund der Auswirkungen des Verbrauchs, sondern auch im industriellen Bereich hat sich der von Fahrzeugen mit neuer Energie angeführte technologische Trend zu einem entwickelt mächtige Kraft, die nicht ignoriert werden kann. Heute werden wir über den Laserschweißprozess sprechen, der auf die Batterie angewendet wird, den Energiekern von Fahrzeugen mit neuer Energie.

Mit dem Anstieg des Absatzes von Fahrzeugen mit neuer Energie ist auch die installierte Kapazität von Power-Batterien schnell gewachsen. Daten zeigen, dass im Jahr 2021 in China 3,521 Millionen Fahrzeuge mit neuer Energie verkauft wurden, was einem Anstieg von 157,5 % entspricht; Die installierte Kapazität der Leistungsbatterien erreichte 154,5 GWh, eine Steigerung von 142,8 %. Batteriehersteller haben ihre Produktionskapazitäten erweitert, sagte Akademiemitglied Ouyang Minggao von der Expertenmesse für Elektrofahrzeuge 100, dass Chinas Produktionskapazität für Strombatterien bis 2025 3000 GWh erreichen wird. Bei der Herstellung von Leistungsbatterien sind niedrige Kosten, hohe Qualität und hohe Effizienz die drei Hauptziele, die von produzierenden Unternehmen verfolgt werden. Daher bevorzugen Batteriehersteller den technischen Prozess und die intelligente Ausrüstung, mit denen diese drei Ziele erreicht werden können.

Das Innere der Power-Batterie ist ebenfalls ein ganzes komplexes System, von der Batteriezelle, dem Batteriemodul und dem Batteriepack, nach einem Herstellungsprozess und schließlich dem Zusammenbau zu einem kompletten Power-Batteriesystem. Unter anderem erfordert die Verbindung zwischen Materialien und Materialien, Modulen und Modulen sowie Batteriepackstrukturen einen äußerst anspruchsvollen Schweißprozess –Laserschweißen.

Die angemessene Auswahl von Schweißmethoden und -prozessen im Herstellungsprozess von Leistungsbatterien wirkt sich direkt auf die Kosten, Qualität, Sicherheit und Konsistenz der Batterie aus. Als nächstes klären Sie den Inhalt des Power-Batterieschweißens.

Der Power-Akku ist in quadratische, zylindrische und Softpack-Akkus unterteilt. Derzeit umfasst der Einsatz des Laserschweißens bei der Herstellung von Leistungsbatterien hauptsächlich:

Mittlerer Prozess:Schweißen des Polohrs (einschließlich Vorschweißen), Punktschweißen des Polgürtels, Vorschweißen der Batterie in die Hülle, Dichtschweißen der oberen Hüllenabdeckung, Dichtschweißen der Flüssigkeitseinspritzöffnung usw.

Nach dem Vorgang:einschließlich Schweißen der Batterie-PACK-Modul-Anschlussplatte sowie der hinteren Modulabdeckplatte am explosionsgeschützten Ventil-Schweißen.

Das Gehäuse und die Abdeckplatte der Leistungsbatterie haben die Aufgabe, den Elektrolyten und die unterstützenden Elektrodenmaterialien einzukapseln und eine stabile geschlossene Umgebung für die Speicherung und Abgabe elektrischer Energie bereitzustellen. Die Schweißqualität bestimmt direkt die Dichtheit und Druckfestigkeit der Batterie. Dadurch wird die Lebensdauer und die Sicherheitsleistung der Batterie beeinträchtigt. Das Batteriegehäuse besteht hauptsächlich aus einer Al3{1}}03-Aluminiumlegierung, deren Dicke im Allgemeinen zwischen 0,6 und 0,8 mm liegt, und im Allgemeinen wird gepulstes Laserschweißen mit geringer Leistung verwendet. Die Verbindungsposition der Hülle und der Abdeckplatte ist in der Abbildung dargestellt, wobei die Hauptqualitätsprobleme der Laserschweißung Nichtdurchdringung, Porosität und Bett sind, was die Dichtheit der Batterie verringert.

Der Pol der Batterie ist die positive und negative Kontaktplatte der Batterie. Im Allgemeinen besteht die positive Elektrode aus Aluminium und die negative Elektrode aus Kupfer. Ihre Aufgabe besteht darin, den Batteriepol durch das Verbindungsblech zu verschweißen, um eine Reihe zu bilden und Parallelschaltung zu einem Batteriemodul.

Das explosionsgeschützte Ventil ist ein dünnwandiger Ventilkörper auf der Batteriedichtplatte. Wenn der Innendruck der Batterie den angegebenen Wert überschreitet, bricht der explosionsgeschützte Ventilkörper und entleert sich zuerst, um den Druck abzulassen und ein Platzen der Batterie zu verhindern. Der Aufbau des explosionsgeschützten Ventils ist ausgeklügelt und die beiden Aluminiumbleche einer bestimmten Form werden durch Laserschweißen fest verschweißt. Wenn der Druck im Inneren der Batterie auf einen bestimmten Wert ansteigt, bricht das Aluminiumblech aus der vorgesehenen Rillenposition und verhindert so, dass sich die Batterie weiter ausdehnt und eine Explosion verursacht. Daher stellt dieser Prozess sehr strenge Anforderungen an den Laserschweißprozess. Er erfordert eine Abdichtung der Schweißnaht, eine strenge Kontrolle der Wärmezufuhr und stellt sicher, dass der Schadensdruckwert der Schweißnaht innerhalb eines bestimmten Bereichs (im Allgemeinen 0) stabil bleibt. 4~0,7 MPa), zu groß oder zu klein hat große Auswirkungen auf die Sicherheit der Batterie.

Die Adapterplatte und die Soft-Verbindung sind die Schlüsselkomponenten zur Verbindung der Batterieabdeckplatte und der Batteriezelle. Dabei müssen auch die Überstrom-, Festigkeits- und Spritzschutzanforderungen der Batterie berücksichtigt werden, sodass beim Schweißvorgang mit der Abdeckplatte eine ausreichende Schweißnahtbreite vorhanden sein muss und keine Partikel auf die Batterie fallen dürfen, um einen Kurzschluss der Batterie zu vermeiden Schaltkreise. Als negatives Elektrodenmaterial ist Kupfer ein hochinverses Material mit einer niedrigen Absorptionsrate, das beim Schweißen eine höhere Energiedichte zum Schweißen erfordert, und der neueste Blaulicht-Verbundlaser kann die traditionellen Prozessprobleme wie hohe Inverse und Spritzer lösen.

Der Pol auf der Batterieabdeckplatte ist in internen Batterie- und externen Batterieanschluss unterteilt. Die interne Verbindung der Batterie besteht aus dem Schweißen des Zellpols und des Abdeckpols. Der externe Anschluss der Batterie besteht darin, dass der Batteriepol durch das Anschlussblech geschweißt wird, um eine Reihen- und Parallelschaltung zum Batteriemodul zu bilden.

Das Hauptproblem beim Batterielaserschweißen ist auch der Lochfehler, und der Grund ist ähnlich wie beim explosionsgeschützten Ventil. Bei der Polschweißnaht handelt es sich im Wesentlichen um die Passfläche des Aluminium-Transferblocks und des Pols, und der Durchmesser des Aluminiumblocklochs beträgt nur etwa 6 mm, wodurch Verunreinigungen wie Stempelöl und Reinigungsmittel sehr leicht zurückgehalten werden können. Das Laserlicht mit hoher Energiedichte lässt die Temperatur des Schweißguts ansteigen, was zu einer schnellen Verdampfung der restlichen Verunreinigungen am Pol führt, und die Blasen entweichen und überwinden die Oberflächenspannung des Schweißbads, um das Schweißbad zu verlassen, was zu Löchern führt Mängel. Dabei erhöht der schnelle Wechsel der gepulsten Laserleistung die Neigung zur Sprenglochbildung zusätzlich. Daher können Lochdefekte zusätzlich zur Verbesserung der Reinigung vor dem Schweißen auch durch die Optimierung der Laserleistungsschwankung reduziert werden.

Das Batteriemodul kann als Kombination aus in Reihe und parallel geschalteten Lithium-Ionen-Zellen verstanden werden und ist mit einem einzigen Batterieüberwachungs- und -managementgerät ausgestattet. Der strukturelle Aufbau des Batteriemoduls bestimmt oft die Leistung und Sicherheit eines Batteriepacks. Seine Struktur muss die Zelle stützen, fixieren und schützen. Gleichzeitig wird es darum gehen, wie die Anforderungen an Überstrom und Stromgleichmäßigkeit erfüllt werden, wie die Temperaturkontrolle der Zelle erfüllt wird und ob schwerwiegende Anomalien abgeschaltet werden können, um Kettenreaktionen usw. zu vermeiden Kriterien zur Beurteilung der Vorzüge des Batteriemoduls.

Da die Wärmeübertragung von Kupfer und Aluminium sehr schnell ist und das Reflexionsvermögen des Lasers sehr hoch ist, ist gleichzeitig die Dicke des Verbindungsblechs relativ groß, sodass zur Erzielung ein Laser mit höherer Leistung verwendet werden muss Schweißen.

Die Hauptprobleme beim Laserschweißen in Leistungsbatterien sind derzeit Schweißfehler wie Poren, Risse, schlechte Formgebung und Strahllöcher. Diese Mängel führen zu einer verringerten Batteriefestigkeit, Dichtheit und Leitfähigkeit, was zu einer Reihe von Sicherheitsproblemen wie Batterieexplosion, Auslaufen und Erhitzen führt. Um diese Probleme zu lösen, konzentrieren sich zahlreiche Studien auf die Prozessoptimierung. Durch die Anpassung der Laserschweißleistung, der Impulsbreite, der Schweißgeschwindigkeit, des Defokussierungsgrades und anderer Parameter können die Defekte wirksam reduziert werden.

Es ist nicht schwer zu erkennen, dass der Schweißprozess der Power-Batterie eine gute Arbeit ist und jedes kleine Problem die Leistung und Sicherheit der späteren fertigen Power-Batterie beeinträchtigt. Daher sind hochwertige Materialien und hochwertige Laserschweißgeräte die Grundlage für den Erfolg des Schweißprozesses. Intelligente Technologien wie Laserschweißpfadplanung, Schweißnahterkennung, Fehlererkennung, Qualitätsüberwachung usw. sind ebenfalls einer der zukünftigen Forschungsschwerpunkte.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ist ein High-Tech-Unternehmen, das sich auf Forschung und Entwicklung, Herstellung und Vertrieb von automatischen Laserauftragsmaschinen, Hochgeschwindigkeits-Laserauftragsmaschinen, Laserabschreckmaschinen, Laserschweißmaschinen und Laser-3D-Druckgeräten spezialisiert hat. Unsere Produkte sind kostengünstig und werden im In- und Ausland verkauft. Wenn Sie an unseren Produkten interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte unter bob@gshenglaser.com.