Tehoakkujen laserhitsaustekniikan nykytila ​​ja kehitysnäkymät

Uuden energiaajoneuvoteollisuuden nopean kehityksen taustalla tehoakut, jotka ovat koko ajoneuvojärjestelmän ydinenergiayksikkö, määräävät suoraan ajoneuvon yleisen suorituskyvyn turvallisuutensa, luotettavuutensa ja johdonmukaisuutensa kautta. Yksittäisistä kennoista moduuleisiin ja sitten koko akkupakkaukseen, hitsauksen laatu on yksi avaintekijöistä, jotka vaikuttavat akun käyttöikään, turvallisuussuorituskykyyn ja tuottoon suuressa-mittakaavassa. Erilaisten hitsausmenetelmien joukossa laserhitsauksesta on sen suuren energiatiheyden, suuren tarkkuuden ja korkean automaatiokyvyn vuoksi tullut välttämätön avainprosessi tehoparistojen valmistuksessa.

 

 

Uusien energiaajoneuvojen kevyiden ja{0}}suuren energiatiheyden kehitystarpeiden täyttämiseksi alumiiniseosmateriaaleja käytetään yleisesti tehoakkujen rakenneosissa. Osat, kuten kennokotelot, kannet ja virtakiskot, käyttävät tyypillisesti 1-- tai 3-sarjan alumiiniseoksia, joilla on hyvä johtavuus, korroosionkestävyys ja muovattavuus. Joillakin korkeaa johtavuutta vaativilla alueilla käytetään kupari- tai alumiini-kupari-komposiittimateriaaleja.

 

Itse alumiiniseoksilla on kuitenkin korkea kemiallinen reaktiivisuus, korkea lämmönjohtavuus ja korkea lineaarilaajenemiskerroin, ja niiden pinta muodostaa helposti tiheän oksidikalvon, mikä tekee niistä erittäin herkkiä virheille, kuten huokoisuus, roiskeet, halkeamat ja kuumahalkeamat hitsauksen aikana. Lisäksi alumiini-kupari-erilaisten materiaalien liittämisessä voi muodostua hauraita metallien välisiä yhdisteitä, mikä heikentää liitoksen lujuutta. Nämä materiaaliominaisuudet asettavat äärimmäisen korkeat vaatimukset hitsausprosessin energiansäädölle, muovausvakaudelle ja johdonmukaisuudelle.

 

 

Akkujen valmistukseen kuuluu tyypillisesti kolme päävaihetta: kenno, moduuli ja pakkaus. Akun ulkokuori tarjoaa ensisijaisesti rakenteellista tukea ja suojaa, yleensä paksummilla alumiiniseosprofiileilla, ja sen hitsaus tehdään pääasiassa kaarihitsauksella tai kitkasekoitushitsauksella.

 

Sen sijaan kennojen ja moduulien sisäiset komponentit ovat kooltaan pieniä, rakenteeltaan tarkkoja ja vaativat tiukat hitsausvälit, mikä tekee perinteisistä hitsausmenetelmistä vaikeaa tasapainottaa hitsauksen laatua ja tuotantonopeutta. Laserhitsauksesta, jolla on suuri tehotiheys, hyvä saavutettavuus ja kosketuksettomat prosessointiominaisuudet, on tullut suosituin prosessi akkukennojen koteloille, kansille, räjähdyssuojatuille venttiileille, virtakiskoille ja muille komponenteille. Sitä käytetään laajalti alumiini-koteloiduissa prismaattisissa akkurakenteissa, kuten tehoakun kansilevyissä, litium-ioni-akun kansilevyissä ja litiumakkujen alumiinikoteloissa.

 

 

Akkukoteloita ja kansia käytetään ensisijaisesti elektrolyytin tiivistämiseen ja vakaan rakenteellisen tuen tarjoamiseen sisäisille elektrodeille. Hitsauksen laatu määrää suoraan akun tiivistyskyvyn ja paineenkestävyyden. Yleisiä materiaaleja ovat Al3003-alumiiniseos, jonka paksuus on tyypillisesti 0,3-0,5 mm. Tällä alueella käytetään usein komposiittilaser- tai rengaslaserhitsausprosesseja.

 

Varsinaisessa tuotannossa nämä hitsit ovat alttiita virheille, kuten epätäydellinen tunkeutuminen, huokoisuus, romahtaminen ja roiskeet. Lämmönsyöttöä, hitsausnopeutta ja laserenergian jakautumista säätelemällä rationaalisesti tunkeutumissyvyys voidaan stabiloida tehokkaasti ja paineenkestovaatimukset täyttyvät. Teknologisen kehityksen myötä pulssiaaltomuodon modulaatiosta ja jatkuvasta nopeasta-laserhitsauksesta on vähitellen tullut yleisiä ratkaisuja, jotka parantavat merkittävästi tuotannon tehokkuutta ja lisäävät samalla hitsin tasaisuutta.

 

Hitsauksen sisäisen laadun parantamiseksi edelleen akkukotelon hitsaukseen on otettu käyttöön galvanometrinen pyyhkäisyhitsaus ja laservärähtelytekniikka. Sulan altaan dynaaminen sekoittaminen nopeuttaa kuplien poistumista ja hienontaa raerakennetta, mikä parantaa hitsiliitoksen mekaanisia ominaisuuksia ja tiivistysvarmuutta. Näitä prosesseja käytetään laajalti rakenneosien, kuten prismakennoisten alumiinikuorien ja alumiinisten akkukansien valmistuksessa.

 

 

Räjähdyssuojatut venttiilit{0}} ovat tärkeitä komponentteja tehoakkujen turvajärjestelmissä. Kun akun sisäinen paine kasvaa epänormaalisti, hallittu murtuminen vapauttaa kaasua, mikä estää lämmön karkaamisen ja räjähdyksen. Räjähdyssuojatut venttiilit on tyypillisesti valmistettu puhtaasta alumiinilevystä, vain 0,08–0,1 mm paksuista, ja ne ovat erittäin herkkiä hitsauslämmölle.

 

Laserhitsauksen aikana liian suuri tehotiheys voi helposti johtaa ylikuumenemiseen ja räjähdyssuojatun venttiilin{0}}rei'itymiseen, kun taas raju kaasun poistuminen sulasta altaasta voi aiheuttaa huokosvaurioita. Optimoimalla laseraaltomuodon suunnittelu, ottamalla käyttöön lyhyt-keston huippuarvo hitsauksen alkuvaiheessa materiaalin imeytymisen parantamiseksi ja vähentämällä vähitellen energiantuotantoa myöhemmissä vaiheissa, läpipalaminen voidaan välttää tehokkaasti ja samalla varmistaa hitsin eheys.

 

Lisäksi hitsausta edeltävän puhdistuksen tehostaminen jäännösöljyn ja kosteuden vähentämiseksi sekä kokoonpanorakojen hallinta kohtuullisen hitsausjärjestyksen avulla ovat tärkeitä keinoja huokoisuusvirheiden vähentämisessä. Näitä prosessin optimointitoimenpiteitä on sovellettu menestyksekkäästi rakenteissa, kuten Lithium Battery Top Cap anthe d yläkansi prismaattisille akkukennoille.

 

 

Uusien energiaajoneuvojen ja energian varastointimarkkinoiden nopean laajentumisen myötä tehoakkujen korkean{0}}yhtenäisyyden ja erittäin-luotettavuuden hitsausprosessien kysyntä kasvaa jatkuvasti. Laserhitsaustekniikan tuleva kehityssuunta keskittyy pääasiassa seuraaviin näkökohtiin:

 

Ensinnäkin laserlähteiden, joilla on suurempi tehotiheys ja tarkempi energiansäätö, käyttö ohuempien ja monimutkaisempien rakenteiden hitsaustarpeiden täyttämiseksi; toiseksi hitsausprosessin online-seuranta ja{0}}suljetun silmukan ohjaus hitsauksen vakauden parantamiseksi havaitsemalla reaaliaikaisesti-sulan altaan tila; ja kolmanneksi prosessin optimointi erilaisten materiaalien, kuten alumiinin ja kuparin, liittämiseksi vastaamaan uusien akkurakenteiden ja komposiittimateriaalikomponenttien, kuten kupari- ja alumiinibimetallilevyjen, kehitystarpeita.

 

Sillä välin prismaattisten akkurakenteiden jatkuvan laajamittaisen käyttöönoton myötä uusissa energiaajoneuvoissa laserhitsausprosessien standardoinnista ja{0}}laajuisesta soveltamisesta komponentteihin, kuten alumiiniseosprismaparistokoteloihin, akkujen alumiinikoteloihin ja ladattaviin alumiinikuoriin, tulee tärkeä suunta alan teknologiselle kehitykselle.

 

 

Laserhitsaustekniikka on integroitu syvästi koko tehoparistojen valmistusprosessiin, mikä tarjoaa ratkaisevan tuen korkean turvallisuuden, korkean yhtenäisyyden ja korkean hyötysuhteen saavuttamiseksi. Materiaalijärjestelmien, rakennesuunnittelun ja valmistustahdin jatkuvan kehityksen myötä laserhitsauksella on jatkossakin keskeinen roolialumiini-koteloidut akutja osoittaa laajempia sovellusmahdollisuuksia tulevaisuuden uudessa energiateollisuudessa.