Waarom is laserlassen een onmisbare optie geworden bij de productie van elektrische batterijen?

In de huidige snel evoluerende industrie voor nieuwe energievoertuigen bepalen de veiligheid, het bereik en de consistentie van accu's rechtstreeks de kernconcurrentiekracht van het hele voertuig. Laserlastechnologie, met zijn unieke voordelen van precisiecontrole op micron-niveau, hoge- efficiënte verwerkingsmogelijkheden en lage hitte-impact, is een onmisbaar 'gouden proces' geworden bij de productie van krachtige accu's. Van het afdichten van de schaal tot het verbinden van de elektrode, van module-integratie tot het lassen van veiligheidscomponenten, het loopt door het hele productieproces van de accu en waarborgt in stilte de stabiliteit en betrouwbaarheid van elke krachtige accu.

Laserlassen is niet eenvoudigweg 'fusie bij hoge- temperatuur', maar een geavanceerd proces dat een snel smelten en een sterke verbinding van materialen tot stand brengt door de nauwkeurige focussering van een laserstraal met hoge-energie-dichtheid. De prominente plaats in de productie van energiebatterijen komt voort uit drie kernvoordelen:

1. Nauwkeurige aanpassing aan ultra-dunne materiaalvereisten

De behuizingen en afdekkingen van elektrische accu's maken meestal gebruik van platen van aluminiumlegeringen van 0,6-0,8 mm (goed voor meer dan 90%), en traditioneel booglassen leidt gemakkelijk tot vervorming, penetratie of restspanning. Laserpunten kunnen worden gecomprimeerd tot op micronniveau, met geconcentreerde en regelbare energie, waardoor afgedicht lassen van ultra-dunne materialen mogelijk wordt gemaakt zonder de interne structuur te beschadigen. De lasnaad heeft een hoge diepte-breedteverhouding en uitstekende consistentie.

2. De uitdagingen van het lassen van sterk reflecterende materialen overwinnen

Batterij-elektroden en verbindingsplaten bevatten vaak sterk reflecterende materialen zoals koper en aluminium (koper heeft een laserreflectievermogen van meer dan 90% en aluminium bereikt 92%), waardoor effectieve fusie moeilijk wordt met gewone lastechnieken. Laserlassen kan, door golfvormoptimalisatie en hoekaanpassing, een betrouwbare verbinding tot stand brengen van ongelijksoortige metalen zoals koper-aluminium en aluminium-nikkel, en kan zelfs gegalvaniseerd nikkel aan koper lassen, wat perfect aansluit bij de materiaalvereisten van het stroompad van de batterij.

3. Automatisering en contactloze voordelen-

De contactloze lasmodus kan flexibel omgaan met de complexe drie- structuur van batterijmodules, waardoor complex trajectlassen mogelijk wordt, zoals S--vormige en spiraalvormige vormen. Het automatiseringsrendement wordt met ruim 30% verbeterd ten opzichte van traditionele processen. Tegelijkertijd omvat het lasproces geen fysiek contact, waardoor mechanische schade aan precisiecomponenten wordt vermeden en wordt voldaan aan de eisen van grootschalige massaproductie op grote schaal.

Het kernprincipe van laserlassen is aanpassing aan verschillende lasvereisten door parameters zoals laserenergie, focuspositie en lassnelheid te controleren. Op basis van proceskenmerken is het hoofdzakelijk onderverdeeld in de volgende categorieën:

1. Volgens de energieoverdrachtsmethode: warmtegeleidingslassen versus diep penetratielassen

• Warmtegeleidingslassen: Laserenergie werkt alleen op het materiaaloppervlak, waardoor de oppervlaktelaag smelt en stolt door warmtegeleiding. Het is geschikt voor het lassen van dunne materialen (meestal<1mm), with a weld width greater than the depth, resulting in less deformation but limited penetration depth.

• Diep penetratielassen: laserfocussering met hoog-vermogen vormt onmiddellijk een 'sleutelgat', waardoor warmte snel in het materiaal kan doordringen. Het biedt een hoge lassnelheid en een kleine warmte-zone, waardoor gelijktijdig lassen van meerdere lagen materiaal mogelijk is. Het is de reguliere keuze voor toepassingen zoals het afdichten van de behuizing van krachtige accu's en het aansluiten van modules. Het belangrijkste verschil tussen de twee ligt in de laservermogensdichtheid: wanneer de vermogensdichtheid een kritische waarde bereikt, verandert de lasmodus van warmtegeleidingslassen naar lassen met diepe penetratie. Afhankelijk van het materiaaltype moet de specifieke kritische waarde worden aangepast.

2. Door lasvorm: penetratielassen versus naadlassen

• Penetratielassen: het verbindingsstuk vereist geen ponsen, waardoor de verwerking eenvoudig is, maar er is wel een laser met hoog-vermogen voor nodig, wat resulteert in een lagere penetratiediepte en een relatief zwakkere betrouwbaarheid.

• Naadlassen: voor het verbindingsstuk is een vooraf-gereserveerde opening nodig. Laserenergie zorgt voor fusie door de opening, waardoor slechts apparatuur met een laag-vermogen nodig is, wat resulteert in een grotere penetratiediepte en een grotere betrouwbaarheid, maar de verwerkingstechnologie is complexer.

3. Via laseruitvoermodus: gepulseerd lassen versus continu lassen

• Gepulseerd lassen: De laser voert energie uit in pulsen, waardoor de energie onmiddellijk wordt geconcentreerd, waardoor deze geschikt is voor het lassen van materialen die gevoelig zijn voor porositeit en barsten, zoals aluminiumlegeringen. Door golfvormen zoals piekgolven en dubbele-piekgolven te selecteren, kunnen defecten worden verminderd. Het geleidelijke verval van de dubbele-piekgolf kan bijvoorbeeld de afkoeltijd van het gesmolten bad verlengen, waardoor de vorming van poriën effectief wordt onderdrukt;

• Continu lassen: De laser geeft continu energie af, wat resulteert in een stabiel verwarmingsproces, een glad lasoppervlak zonder spatten en geen scheuren of depressies. Het is vooral geschikt voor het lassen van aluminiumlegeringen. Het vereist echter een extreem hoge nauwkeurigheid bij de montage van het werkstuk (kleine puntgrootte, afwijking moet aanwezig zijn).<0.1mm) to avoid incomplete fusion problems.

De lasvereisten voor verschillende componenten van stroombatterijen variëren enorm, en laserlasprocessen moeten worden aangepast aan de specifieke toepassingsscenario's:

1. Explosie-veilig lassen van kleppen

De explosie-veilige klep is het drukontlastingskanaal wanneer de batterij oververhit raakt. Het vereist een afgedichte las op een aluminiumplaat met een diameter van 8 mm om een ​​barstdruk van 0,4-0,7 MPa te weerstaan. Het gebruik van continu laserlassen in plaats van gepulseerd lassen verbetert de integriteit van de lasafdichting met 50%, waardoor het risico op elektrolytlekkage volledig wordt geëlimineerd en de eerste verdedigingslinie voor de veiligheid van de batterij wordt geboden.

2. Afdichting behuizing en afdekplaat

Als "buitenste schilbescherming" van de batterij heeft het lassen van de behuizing en de afdekplaat rechtstreeks invloed op de luchtdichtheid. Er zijn twee hoofdprocessen:
• Zijdelings lassen: het is minder waarschijnlijk dat lasspatten de binnenkant van de batterijcel binnendringen, maar dit vereist een extreem hoge materiaalzuiverheid en laserstabiliteit;
• Toplassen: Hoge massaproductie-efficiëntie en eenvoudige integratie van apparatuur, maar vereist strikte controle op spatverontreiniging.

3. Terminallassen

De positieve (aluminium) en negatieve (koper) aansluitingen moeten bestand zijn tegen een treksterkte van groter dan of gelijk aan 500 MPa en mogen geen "blaasgat"-defecten vertonen. Omdat het contactoppervlak (ongeveer 6 mm in diameter) gevoelig is voor achtergebleven olie en onzuiverheden, vereist de daadwerkelijke productie "pre-lasplasmareiniging + vermogensgradiëntcontrole" om foutvrije- lassen en stabiele stroomgeleiding te garanderen.

4. Connectorlassen

Connectoren zijn verantwoordelijk voor het in serie/parallel verbinden van batterijcellen en omvatten vaak het lassen van ongelijksoortige materialen zoals koper en aluminium, waardoor gemakkelijk broze intermetallische verbindingen kunnen ontstaan, wat leidt tot een verminderde geleidbaarheid. Door middel van een laser-ultrasoon composietproces kan de vorming van deze verbindingen worden onderdrukt, waardoor de mechanische sterkte en geleidbaarheid van de lasverbinding worden verbeterd.

5. 4680 Grote cilindrische batterij, volledig liplassen

De volledige lipstructuur van de grote cilindrische batterij 4680 vergroot het lasgebied vijf keer, maar het vouwen van de lipjes kan gemakkelijk leiden tot verkeerde uitlijning en kortsluiting. Door gebruik te maken van beam shaping-technologie (zoals ringvormige beam spots) kan simultaan lassen met meerdere -tabs worden bereikt, waardoor de warmte-inbreng met 40% wordt verminderd, waardoor de betrouwbaarheid van de verbinding wordt gegarandeerd en schade aan de interne structuur van de batterij wordt vermeden.

6. PACK-modulelassen

Wanneer de dikte van de koperen/aluminium verbindingsstukken 2 mm bedraagt, zijn voor penetratielassen vezellasers met hoog-vermogen van 6 kW of meer vereist. De investering in lasapparatuur voor een productiecapaciteit van één GWh bedraagt ​​ongeveer 10-30 miljoen RMB, wat een van de belangrijkste investeringen in apparatuur is in de module-integratiefase, die rechtstreeks van invloed is op de verbindingsstabiliteit en de warmteafvoerefficiëntie van de module.

Het ACEY-LWM-galvanometer-gebaseerde portaalfiberlaserlasmachineintegreert een hoogwaardige- fiberlaserbron met ons eigen ontwerp, dat uitzonderlijke stijfheid en operationele stabiliteit levert. Het nauwkeurige-geleidingsrailmechanisme, aangedreven door responsieve servomotoren, zorgt voor nauwkeurige prestaties bij hoge- snelheden. Deze apparatuur is speciaal ontworpen voor assemblagetoepassingen van prismatische en zachte-lithiumbatterijmodules.

Naarmate stroombatterijen zich ontwikkelen in de richting van een hogere energiedichtheid en een langere levensduur, herhaalt de laserlastechnologie zich ook voortdurend:

1. Intelligente monitoring en gesloten-luscontrole

In de toekomst zullen systemen voor "realtime- visualisatie van het lasproces" wijdverspreid worden. Via hoge-snelheidscamera's, spectrale analyse en andere technologieën worden defecten zoals poriën, onvolledige versmelting en scheuren online gedetecteerd, en worden de lasparameters automatisch aangepast om een ​​volledig gesloten-lusproces van 'detectie- feedback--optimalisatie'' te bereiken, waardoor de opbrengst en consistentie verder worden verbeterd.

2. Aanpassing aan het lassen met vaste-batterijen

De elektrolyt van sulfide-vaste--batterijen is warmte-gevoelig, en de thermische effecten van traditioneel laserlassen kunnen leiden tot prestatievermindering. Picosecondelasers met ultrakorte puls (hitte-beïnvloede zone < 10 μm) zijn een onderzoeksfocus geworden, waardoor nauwkeurige verbindingen mogelijk zijn en tegelijkertijd de bescherming van de elektrolytstabiliteit wordt gemaximaliseerd.

3. Multi-integratie en innovatie

Composietlasprocessen zoals laser-ultrasoon en laser-booglassen zullen verder worden gepromoot. Deze processen maken gebruik van de precisievoordelen van laserlassen, terwijl andere processen worden gebruikt om de tekortkomingen van één enkele technologie te compenseren en zich aan te passen aan de lasbehoeften van meer ongelijksoortige materialen en complexe structuren.

Het laserlassen van accu's lijkt misschien een 'lokaal proces', maar het heeft feitelijk invloed op de algehele veiligheid, het bereik en de kosten van de accu. Een nauwkeurige las kan het risico op elektrolytlekkage verminderen; efficiënt lassen kan de efficiëntie van de massaproductie verbeteren; en een innovatieve oplossing kan zich aanpassen aan batterijstructuren met een hogere energiedichtheid. In de huidige, steeds competitiever wordende industrie voor nieuwe energievoertuigen bepalen verschillen in procesdetails vaak de kernconcurrentiekracht van een product. De voortdurende herhaling van de laserlastechnologie betekent niet alleen een verbetering van het productieniveau van elektrische batterijen, maar weerspiegelt ook het streven van de nieuwe energie-industrie naar ontwikkeling van hoge-kwaliteit.

In de toekomst, met voortdurende doorbraken op het gebied van intelligente, gelokaliseerde en samengestelde technologieën, zal laserlassen de batterij-industrie blijven versterken en sterkere technologische ondersteuning bieden voor de veilige rijervaring over lange- afstanden van nieuwe energievoertuigen.