Laserhitsaus: korkeat prosessiesteet, uudet akkutekniikat, kuten suuret sylinterit, jotka vetävät hitsausmääriä ylöspäin
Lasertekniikkaa käytetään litiumparistojen leikkaamiseen, puhdistamiseen, hitsaukseen ja koodaamiseen sen korkean tehokkuuden, joustavuuden, luotettavuuden ja vakauden, hitsausmateriaalin vähäisen menetyksen, korkean automaation ja turvallisuuden vuoksi. Kansallisten politiikkojen vahvan tuen ja uusien energia-autojen nopeutetun myynninedistämisen ja soveltamisen ansiosta autojen akkujen kysyntä Kiinassa on kasvanut merkittävästi. Uusien energiaajoneuvojen akun, moottorin, sähköisen ohjauksen kolmessa ydinkomponentissa ydinkomponentin teho litiumakku ajoneuvon kustannuksissa oli suuri osuus, mutta myös suoraan määritettävissä ajoneuvon kantama. Litiumparistojen tuotanto koostuu sarjasta prosesseja, jotka on jaettu kolmeen pääosaan: elektrodien valmistukseen, kennojen tuotantoon ja paristojen kokoonpanoon. Litiumakun laatu määrää suoraan uuden energia-ajoneuvon suorituskyvyn ja vaatii siksi suurinta tarkkuutta sen valmistusprosessissa. Lasertekniikkaa, joka on edistyksellinen "kevyt" valmistustyökalu, käytetään litiumparistokomponenttien leikkaus-, puhdistus-, hitsaus- ja koodausprosesseissa sen korkean tehokkuuden ja tarkkuuden, joustavuuden, luotettavuuden ja vakauden, hitsausmateriaalin vähäisen menetyksen, automaation ja turvallisuuden vuoksi.
2. Laserhitsaus: korkeat prosessiesteet, uudet akkutekniikat, kuten suuret sylinterit, jotka vetävät hitsausmääriä ylöspäin
2.1 Periaate: Akun turvallisuuden takaamiseksi hitsauksen laatu riippuu laserenergian ohjauksesta ja prosessiparametreista.
Laserhitsauksella on monia etuja, kuten syvä sulaminen, suuri nopeus ja alhainen vääristymä, mikä voi merkittävästi parantaa virtaparistojen turvallisuutta. Nykyaikaisena hitsaustekniikkana laserhitsauksen etuna on syvä sulaminen, suuri nopeus, alhainen muodonmuutos, alhaiset vaatimukset hitsausympäristölle, suuri tehotiheys, johon magneettikentät eivät vaikuta, ei rajoitu johtaviin materiaaleihin, ei vaadi tyhjiötyöolosuhteita eikä tuota röntgensäteitä hitsausprosessin aikana jne. Sitä käytetään laajalti huippuluokan tarkkuusvalmistuksen alalla, erityisesti uusien energia-ajoneuvojen ja akkujen teollisuudessa. Akkuhitsausosia on lukuisia, vaikeita ja vaativat suurta tarkkuutta. Tehoakkujen valmistajilla on myös korkeat vaatimukset akkujen tuotantolaitteiden automaatiolle, turvallisuudelle, tarkkuudelle ja käsittelytehokkuudelle. Laserhitsaustekniikan ainutlaatuiset edut voivat parantaa merkittävästi paristojen turvallisuutta, luotettavuutta ja johdonmukaisuutta, vähentää kustannuksia ja pidentää käyttöikää, mikä tekee siitä optimaalisen valinnan akkujen valmistajille.
Tärkeimmät ydinelementit, jotka määrittävät laserhitsauksen laadun, ovat laserenergian hallinta ja hitsausprosessitekniikka. Laserenergian hallinta: (1)Koska hitsattavalla materiaalilla on erilaiset absorptionopeudet laservalon eri aallonpituuksilla (jotka voivat vaihdella 5%: sta 50%: iin), laserlähteen valinnalla voi olla kaikki ero. Jotta hitsattuun osaan saadaan tasainen ja vakaa hitsauslasersäde, laserin lähtötehon on oltava johdonmukainen tai tarkasti hallittava. Liian pieni teho johtaa riittämättömään hitsaussulaan ja vaikuttaa hitsauksen laatuun, liian suuri teho tai ylös ja alas vaihtelut johtavat roiskeisiin, huokoisuuteen ja muihin ei-toivottuihin vaikutuksiin. Siksi laserlähteen ohjauksesta tulee yksi kriittisimmistä tekniikoista laserhitsauksessa.
(2)Laserhitsausvaikutus on monimutkainen, ja se liittyy kymmeniin tekijöihin, kuten laseraallonpituuteen, tehotiheyteen, hitsausaikaan, hitsauspään kulmaan, polttoväliin, laserabsorptionopeuteen ja hitsin puhtauteen, hitsauksen paksuuteen ja lämmönjohtavuuteen, suojakaasun tyyppiin ja virtaukseen. Siksi laserhitsaustekniikka on myös yksi keskeisistä tekijöistä, jotka vaikuttavat hitsauksen laatuun, ja se vaatii laserhitsausprosessiteknikkoja tutkimaan jatkuvasti yhteenvetoa, vain pitkä kokeellinen kertyminen voi saada hyviä hitsaustuloksia.
Toimintaperiaatteen mukaan hitsaus voidaan jakaa viiteen tyyppiin, sovelluksen vaatimuksista riippuen valitaan erilaisia hitsausmenetelmiä parhaiden tulosten saavuttamiseksi. Toimintaperiaatteesta riippuen laserhitsaus voidaan jakaa viiteen luokkaan: lämmönjohtohitsaus, syväfuusiohitsaus, komposiittihitsaus, laserjuotsaus ja laserjohtumushitsaus. Asiakkaasta ja käsittelysovelluksesta riippuen valitaan sopiva hitsausmenetelmä parhaiden mahdollisten hitsaustulosten saavuttamiseksi.
2.2 Sovelluksen tila: ydinvalmistus, PACK-hitsaus noin 10-30 miljoonaa /GWh
Laserhitsausta käytetään voimakennojen valmistuksessa kennojen valmistusprosessissa ja pack-prosessissa. Voimakennojen valmistuksessa pääsegmenttejä, jotka käyttävät laserhitsausta, ovat: (1)Prosessin puolivälissä: korvakkeiden hitsaus (mukaan lukien esihitsaus), napaliuskojen pistehitsaus, ytimien esihitsaus kuoreen, ulkokuoren yläkannen tiivistyshitsaus, nestemäisen ruiskutusportin tiivistyshitsaus jne. (2)Jälkiprosessi: mukaan lukien liitoskappaleen hitsaus PACK-moduulissa ja räjähdyssuojatun venttiilin hitsaus moduulin takana olevassa kannessa, jne. Esihitsauksen arvotilavuus on noin 10-30 miljoonaa yuania / GWh. Sähköakkujen valmistajien laserhitsauslaitteet investoivat noin 5-15%: iin, noin 200 miljoonan yuanin tehoakun yhden GWh: n laiteinvestoinnin mukaan, nykyinen akkulaserhitsauslaite yhden GWh: n investointi 10 miljoonasta yuanista 30 miljoonaan yuaniin.
2.3 Kysyntä: Puolijohdetehtaat laajentavat investointeja maailmanlaajuisen "ydinpulan" keskellä, laitebuumi jatkuu ylöspäin
4680 Suurilla sylintereillä on korkeammat vaatimukset laserprosesseille, ja hitsausmäärien odotetaan kasvavan verrattuna neliömäisiin soluihin ja pieniin sylintereihin. 4680-kenno vaatii vaativamman laserprosessin ja korvakkeiden hallitsematon muoto on vaikea prosessi. 4680-akku käyttää täyttä korvakeprosessia, joka rikkoo perinteisen akun muotin yhdellä positiivisella ja yhdellä negatiivisella korvakkeella, joka on altis oikosuluille ja joka on valmistettu kahdesta suljetusta osasta, mikä on merkittävä este elektrolyytin tunkeutumiselle, ja useita korvakkeita on vaikea taittaa siististi ja ne vaativat korkeamman laserprosessin. 4680 Suurten lieriömäisten kennojen laserhitsaus on lisääntynyt hitsausprosessin ja tarvittavien hitsauslaitteiden suhteen verrattuna neliömäisiin kennoihin ja pieniin lieriömäisiin soluihin. Neliömäisiin soluihin verrattuna suuren sylinterin täyden korvakkeen laserhitsausprosessi kasvaa 5: stä 7: een. Pienten lieriömäisten solujen osalta yksittäisessä GWh-linjassa on 5 ylimääräistä hitsauskonetta verrattuna vuosien 18650 ja 21700 solulinjoihin. Yhdessä edellä esitetyn kanssa uskomme, että 4680 suuren sylinterin laserhitsauksen kysynnän odotetaan kasvavan neliömäisiin soluihin ja pieniin sylintereihin verrattuna.
Muu hitsauslinkkitekniikka: erilaisen metallihitsauksen ongelman ratkaisemiseksi, kuten akku PACK kiskohitsauksessa odotetaan korvattavan laserhitsauksella, arvioimme, että laserhitsausprosessin jatkaessa nousuaan laserhitsauksen odotetaan siirtyvän ylöspäin. Esimerkki on kiskojen Al/Cu-heterogeeninen metallijuotos neliösolun taustamoduuleissa/PACK:issa. (1)Al:n ja Cu:n vähäinen absorptio valossa ja taipumus tuottaa erittäin hauraita metalliyhdisteitä ovat Al/Cu-vaikeuksia: Al/Cu-eri metallien laserhitsauksella on useita haastavia rajoituksia Al:n ja Cu:n hyvin erilaisten materiaalisten fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi. Yksi suurimmista haasteista on Alin alhainen absorptio laseraallonpituudella 1um ja vielä pienempi Cu: n absorptio; toinen on Al-Cu-seoksen metallurgiset ominaisuudet, eli erittäin hauras metalliyhdiste voi johtaa halkeamien muodostumiseen. Metallifaaseja, joiden Cu-pitoisuus on 50-80%, voidaan muodostaa.
Kiskohitsaus ei vieläkään ole ratkaisu hauraiden yhdisteiden ongelmaan, mutta laserhitsaus on todennäköinen suunta. Koska hauraita yhdisteitä muodostuu helposti kuparin ja alumiinin välillä laserhitsauksen jälkeen, jotka eivät pysty täyttämään käyttövaatimuksia, yleensä käyttämällä ultraäänihitsausta ulkona, kuparia ja kuparia, alumiinia ja alumiinia käytetään yleensä laserhitsaukseen. Samaan aikaan sekä kuparin että alumiinin suuri lämmönsiirtonopeus, laserin suuri heijastavuus ja liitoskappaleen suhteellisen suuri paksuus vaativat hitsin saavuttamiseksi suuritehoisen laserin. Yhdeksän eri parametrin ja säätökokeiden menetelmän avulla, joista seitsemällä on erilaiset voitot, uskomme, että laserprosessin edetessä jatkuvasti tulevaisuudessa kiskojen Al/Cu-laserhitsauksen ongelmien odotetaan ratkeavan, ja laserhitsaus on todennäköisin suunta.
