Будь то призматичні або циліндричні елементи, зварювання є одним із важливих процесів у виробництві акумуляторів. На лінії виробництва літієвих батарей виробнича частина зварювального процесу в основному зосереджена в секції збірки елементів і лінії PACK, дивіться малюнок нижче:
Короткий опис деталей процесу зварювання
1. Запобіжне зварювання вентиляційних отворів
Запобіжний вентиляційний отвір, також відомий як запобіжний клапан, — це тонкостінний корпус клапана на верхній кришці батареї. Коли внутрішній тиск батареї перевищує вказане значення, запобіжний отвір розривається та скидає тиск, щоб запобігти вибуху батареї. Запобіжний вентиляційний отвір має геніальну конструкцію. Зазвичай використовується лазерне зварювання для кріплення двох металевих листів алюмінію певної форми. Коли внутрішній тиск батареї підвищується до певного значення, алюмінієвий лист ламається від спроектованого положення канавки, щоб запобігти подальшому розширенню та вибуху батареї. Тому цей процес має надзвичайно жорсткі вимоги до технології лазерного зварювання. Зварювальний шов має бути герметизованим, а підведення тепла суворо контролюється, щоб значення тиску пошкодження зварного шва було стабільним у певному діапазоні (зазвичай 0.4~0.7MPa) . Занадто великий або занадто малий матиме великий вплив на безпеку батареї.
2. Наконечники
Клеми кришки акумулятора поділяються на плюсові та мінусові. Функції клем також поділяються на внутрішні та зовнішні підключення. Внутрішнє з'єднання - це приварювання виступів акумулятора до клем. Зовнішнє з’єднання полягає в зварюванні клем батареї через з’єднувальні смуги для утворення послідовних і паралельних ланцюгів для формування акумуляторної батареї.
На клемах акумулятора зазвичай використовується алюміній для позитивного електрода та мідь для негативного електрода, і зазвичай використовується заклепана конструкція. Після завершення клепки виконується зварювання, як правило, кола діаметром 8 мм. Під час зварювання, якщо сила розтягу та провідні властивості відповідають проектним вимогам, перевагу надають волоконним лазерам або гібридним зварювальним лазерам із гарною якістю променя та рівномірним розподілом енергії. Для зварювання використовуйте волоконний лазер або гібридний зварювальний лазер. Він може реалізувати стабільність зварювання конструкцій алюміній-алюміній і зварювання конструкцій мідь-мідь електричних клем, зменшити розбризкування та, таким чином, підвищити продуктивність зварювання.
3. Зварювання подовжувача лапки
Подовжувач язичка є ключовим компонентом, який з’єднує кришку акумулятора та желеподібний рулон акумулятора. Необхідно також враховувати вимоги до перевантаження по струму, міцності та низького рівня розбризкування батареї. Таким чином, під час процесу зварювання кришки повинна бути достатня ширина зварного шва, і необхідно переконатися, що жодні частинки не потраплять на желейний рулон батареї, щоб уникнути короткого замикання батареї. Мідь, як матеріал негативного електрода, є матеріалом з високим відбивним ефектом і низьким рівнем поглинання, тому під час зварювання потрібна більша щільність енергії.
4. Зварювання ущільнювачів банок
Матеріали корпусу акумуляторних батарей включають алюмінієвий сплав і нержавіючу сталь. Серед них найчастіше використовується алюмінієвий сплав, а деякі використовують чистий алюміній. Нержавіюча сталь є матеріалом з найкращою лазерною зварюваністю, особливо нержавіюча сталь 304. Використовуючи імпульсний або безперервний лазер, можна отримати зварні шви з гарним зовнішнім виглядом і продуктивністю. Використання безперервного лазера для зварювання тонкокорпусних літієвих батарей може збільшити ефективність у 5-10 разів, а зовнішній вигляд і герметичні властивості покращуються. Зараз, щоб досягти більшої швидкості зварювання та більш однорідного зовнішнього вигляду, більшість компаній почали використовувати гібридне зварювання та кільцеве світлове зварювання замість попереднього низькошвидкісного зварювання одним волокном. Зараз швидкість зварювання на лініях масового виробництва більшості компаній досягла 200 мм/с. Для низькошвидкісних волоконно-оптичних зварювальних ліній деяких виробників, щоб забезпечити стабільність зварного шва, загальна швидкість масового виробництва становить 70 мм/с.
5. Ущільнювальний цвях зварюванням
Ущільнювальні цвяхи (ковпачки для заповнювальних отворів) також бувають різних форм, і вони зазвичай мають круглу форму діаметром 8 мм і товщиною приблизно 0,9 мм. Основна вимога до зварювання полягає в тому, щоб значення витримуваного тиску досягало 1,1 МПа, не повинно бути отворів, тріщин або точок вибуху. Як останній процес зварювання елементів акумулятора, продуктивність зварювання герметизуючих цвяхів є особливо важливою. Через наявність залишків електроліту під час зварювання ущільнювальних цвяхів виникнуть такі дефекти, як точки вибуху та отвори. Основним способом усунення цих дефектів є зменшення підведення тепла. Використання лазерного зварювання може значно підвищити стабільність і сумісність, таким чином значно підвищивши показник продуктивності.
6. ПАК Зварювання шин
Акумуляторний модуль можна розуміти як комбінацію літій-іонних елементів, з’єднаних послідовно та паралельно, із встановленим одним пристроєм моніторингу та керування акумулятором. Конструкція акумуляторного модуля часто визначає ефективність і безпеку акумуляторної батареї. Його структура повинна підтримувати, фіксувати та захищати елементи акумулятора. У той же час, як відповідати вимогам до перевантаження по струму, рівномірності струму, як контролювати температуру елемента, і чи можна відключати живлення у разі серйозних відхилень, щоб уникнути ланцюгових реакцій тощо, все це буде критерієм для оцінки якість батарейних модулів. Оскільки лазерне зварювання між міддю та алюмінієм має тенденцію до утворення крихких сполук, які не відповідають вимогам використання, зазвичай використовується ультразвукове зварювання. Крім того, мідь і мідь, алюміній і алюміній зазвичай зварюються лазером. У той же час, оскільки і мідь, і алюміній дуже швидко проводять тепло і мають дуже високу відбивну здатність лазера, а товщина подовжувального листа є відносно великою, для зварювання потрібен лазер більшої потужності.
