تطبيق اللحام بالليزر في مجال بطارية الليثيوم

تطبيق اللحام بالليزر في مجال بطارية الليثيوم

تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية المختلفة (مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي والكاميرات الرقمية وكاميرات الفيديو الرقمية، وما إلى ذلك) نظرًا لطاقتها النوعية العالية ودورة حياتها الطويلة وتفريغها الذاتي الصغير وعدم وجود تأثير على الذاكرة. ولا تلوث. فإلى جانب وسائل النقل (سيارات الدورية، والدراجات الكهربائية، والمركبات الكهربائية، وما إلى ذلك)، أصبحت صناعة التكنولوجيا الفائقة مدعومة بمجال الطاقة في بلدي.

 

تشير بطاريات الطاقة إلى البطاريات المستخدمة في السيارات الكهربائية. بالمقارنة مع البطاريات ذات السعة الصغيرة (مثل الهاتف المحمول، بطاريات الكمبيوتر المحمول، وما إلى ذلك)، فهي تتمتع بقدرة أكبر وطاقة خرج أكبر ويمكن استخدامها في مصادر الطاقة التي تقود السيارة الكهربائية وتطبيقات إمدادات الطاقة المتنقلة الكبيرة. من البطاريات الثانوية. هناك العديد من عمليات التصنيع لبطاريات الليثيوم أيون أو حزم البطاريات، من بينها العديد من العمليات، مثل لحام ختم الصمام المقاوم للانفجار، ولحام التبويب، ولحام التوصيل الناعم، واللحام النقطي لخوذة الأمان، ولحام ختم علبة البطارية، والوحدة النمطية والحزمة لحام. اللحام بالليزر هو أفضل عملية. تشمل المواد المستخدمة في لحام بطاريات الطاقة بشكل أساسي النحاس النقي والألمنيوم وسبائك الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ وما إلى ذلك.

 

 

1. لحام صمام مقاوم للانفجار للبطارية
صمام البطارية المضاد للانفجار عبارة عن جسم صمام رقيق الجدران موجود على لوحة إغلاق البطارية. عندما يتجاوز الضغط الداخلي للبطارية القيمة المحددة، يتمزق جسم الصمام المقاوم للانفجار لمنع انفجار البطارية. يتمتع صمام الأمان ببنية مبتكرة، وتتطلب هذه العملية عمليات لحام بالليزر صارمة للغاية. قبل استخدام اللحام بالليزر المستمر، تم استخدام اللحام بالليزر النبضي في لحام الصمامات المقاومة للانفجار للبطارية. تم تحقيق لحام الختم المستمر من خلال تداخل وتغطية وصلات اللحام. ومع ذلك، فإن كفاءة اللحام كانت منخفضة وأداء الختم كان ضعيفًا نسبيًا. يمكن أن يحقق اللحام بالليزر المستمر لحامًا عالي السرعة وعالي الجودة، ويمكن ضمان ثبات اللحام وكفاءة اللحام وإنتاجيته.

 

2. لحام علامة التبويب البطارية
عادة ما يتم تقسيم علامات التبويب إلى ثلاث مواد. يستخدم القطب الموجب للبطارية مادة الألومنيوم (Al)، ويستخدم القطب السالب مادة النيكل (Ni) أو مادة النيكل المطلية بالنحاس (Ni-Cu). في عملية تصنيع بطاريات الطاقة، تتمثل إحدى الخطوات في لحام ألسنة البطارية وأقطابها معًا. وفي إنتاج البطاريات الثانوية، يجب أن يتم لحامها بصمام أمان آخر مصنوع من الألومنيوم. يجب ألا يضمن اللحام اتصالاً موثوقًا به بين اللسان والعمود فحسب، بل يتطلب أيضًا أن يكون اللحام سلسًا وجميلًا.

3. أقطاب البطارية مع لحام البقعة
تشتمل المواد المستخدمة في شرائط أقطاب البطارية على شرائح الألومنيوم النقي، وشرائط النيكل، وشرائط مركبة من الألومنيوم والنيكل، وكمية صغيرة من شرائح النحاس. يستخدم لحام شرائط أعمدة البطارية بشكل عام آلات اللحام النبضي. مع ظهور ليزر QCW شبه المستمر من IPG، تم استخدامه أيضًا على نطاق واسع في لحام شريط أعمدة البطارية. في الوقت نفسه، نظرًا لجودة الشعاع الجيدة، يمكن أن تكون نقطة اللحام صغيرة جدًا. ، والتي تتمتع بمزايا فريدة في التعامل مع لحام شرائح الألومنيوم عالية الانعكاس، وشرائط النحاس وشرائط أقطاب البطارية ضيقة النطاق (عرض شريط القطب أقل من 1.5 مم).

 

4. ختم ولحام غلاف بطارية الطاقة ولوحة الغطاء
تشتمل مواد غلاف بطاريات الطاقة على سبائك الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ. من بينها، يتم استخدام سبائك الألومنيوم أكثر من غيرها، وعادة ما تكون سبائك الألومنيوم 3003، والقليل منها يستخدم الألومنيوم النقي. الفولاذ المقاوم للصدأ هو المادة ذات أفضل قابلية للحام بالليزر، وخاصة الفولاذ المقاوم للصدأ 304. سواء باستخدام النبض أو الليزر المستمر، يمكن الحصول على اللحامات بمظهر وأداء جيدين.

 

يختلف أداء اللحام بالليزر للألمنيوم وسبائكه قليلاً اعتمادًا على طريقة اللحام المستخدمة. باستثناء الألومنيوم النقي وسبائك الألومنيوم من السلسلة 3، لا توجد مشكلة في اللحام النبضي أو اللحام المستمر. بالنسبة للسلاسل الأخرى من سبائك الألومنيوم، يعد اللحام بالليزر المستمر هو الخيار الأفضل لتقليل حساسية التشقق. وفي الوقت نفسه، اختر ليزرًا ذو طاقة مناسبة وفقًا لسمك علبة بطارية الطاقة. بشكل عام، عندما يكون سمك العلبة أقل من 1 مم، يمكنك التفكير في استخدام ليزر أحادي الوضع في حدود 1000 وات. إذا كان السمك أكثر من 1 مم، فأنت بحاجة إلى استخدام ليزر أحادي الوضع أو متعدد الأوضاع بقوة تزيد عن 1000 واط.

 

غالبًا ما تستخدم بطاريات الليثيوم ذات السعة الصغيرة أغلفة ألومنيوم رفيعة نسبيًا (يبلغ سمكها حوالي 0.25 ملم)، وبعضها مثل 18650 يستخدم أغلفة فولاذية. نظرًا لسمك الغلاف، يتم استخدام أشعة الليزر منخفضة الطاقة بشكل عام في لحام هذا النوع من البطاريات. باستخدام الليزر المستمر لحام بطاريات الليثيوم ذات الغلاف الرقيق، يمكن زيادة الكفاءة بمقدار 5 إلى 10 مرات، ويكون المظهر والختم أفضل. ولذلك، هناك اتجاه لاستبدال الليزر النبضي تدريجيًا في هذا المجال التطبيقي.

 

5. وحدة بطارية الطاقة ولحام الحزمة
يتم إكمال التوصيل المتسلسل والمتوازي بين بطاريات الطاقة عمومًا عن طريق لحام قطعة التوصيل بالبطارية المفردة. تختلف مواد الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة، وعادة ما تكون من النحاس والألومنيوم. نظرًا لأن النحاس والألومنيوم يشكلان مركبًا هشًا بعد اللحام بالليزر، فلا يمكنهما تلبية متطلبات الاستخدام، بالإضافة إلى اللحام بالموجات فوق الصوتية، يتم لحام النحاس والنحاس والألومنيوم والألومنيوم بالليزر بشكل عام. في الوقت نفسه، نظرًا لأن كلاً من النحاس والألومنيوم يوصلان الحرارة بسرعة كبيرة ولهما انعكاس ليزر عالي جدًا، وسمك قطعة التوصيل كبير نسبيًا، فإن الليزر عالي الطاقة مطلوب لتحقيق اللحام.

 

 

خصائص بطاريات الليثيوم اللحام بالليزر
من تصنيع خلايا بطارية الليثيوم إلى تجميع حزم البطاريات، يعد اللحام عملية تصنيع مهمة جدًا. تعد الموصلية والقوة وضيق الهواء والتعب المعدني ومقاومة التآكل لبطاريات الليثيوم من معايير تقييم جودة لحام البطاريات النموذجية. . سيؤثر اختيار طرق اللحام وعمليات اللحام بشكل مباشر على تكلفة البطارية وجودتها وسلامتها واتساقها. أصبح اللحام بالليزر هو الحل المفضل للعديد من مهام اللحام نظرًا لمزاياه مثل اللحام الآمن والموثوق والتكنولوجيا الدقيقة وحماية البيئة.

 

مميزات اللحام بالليزر
1.	اللحام بالليزر هو عملية تصنيع متكاملة تقوم بتكسير المواد الخام مثل مواد الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة والفواصل والإلكتروليتات إلى أجزاء كاملة. يتم لحام جميع المواد الخام في خلايا البطارية أو وحدات PACK، والتي يمكن استخدامها مباشرة في مجال السيارات.
2.	تمثل المواد الخام العادية للبطاريات نسبة متزايدة من التكلفة ويتم شراؤها بكميات كبيرة بالأطنان. تعمل معدات اللحام بالليزر بشكل أساسي على توفير التكاليف عن طريق شراء المواد الخام دفعة واحدة.
3.	يمكن أن يؤدي اللحام بالليزر إلى تحسين السلامة والموثوقية وعمر الخدمة لبطاريات طاقة السيارات بشكل كبير، مع جودة اللحام العالية والأتمتة: يتميز اللحام بالليزر بكثافة طاقة عالية، وتشوه لحام صغير ومنطقة صغيرة متأثرة بالحرارة، مما يمكن أن يحسن دقة الأجزاء بشكل فعال. اللحامات ناعمة وخالية من الشوائب وموحدة وكثيفة ولا تتطلب أعمال طحن إضافية. يمكن التحكم بدقة في اللحام بالليزر، من خلال بقعة ضوء صغيرة مركزة وتحديد موضع عالي الدقة، وسهولة تحقيق الأتمتة باستخدام أذرع آلية، وأداء مستقر للمعدات وسهولة التشغيل، وتحسين كفاءة اللحام، وتقليل ساعات العمل، وخفض التكاليف. عند لحام الصفائح الرقيقة أو الأسلاك ذات القطر الرفيع بالليزر، فإنها لن تكون عرضة للانصهار مثل اللحام بالقوس الكهربائي.