Quy trình sản xuất pin điện: Giải thích công nghệ hàn laser

Trong bối cảnh sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp xe năng lượng mới, chất lượng sản xuất pin điện, với tư cách là thành phần cốt lõi của xe, ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn, tuổi thọ và mật độ năng lượng của xe. Hệ thống pin điện thường bao gồm các tế bào, mô-đun pin và bộ pin (GÓI). Cấu trúc bên trong của chúng bao gồm nhiều kết nối vật liệu kim loại, bao gồm các tab điện cực, các miếng kết nối dẫn điện, vỏ pin và cấu trúc đóng gói. Trong số các liên kết kết nối quan trọng này, hàn laze với mật độ năng lượng cao, xử lý không tiếp xúc và khả năng thích ứng tự động hóa cao đã dần trở thành một trong những quy trình quan trọng trong sản xuất pin điện. Đặc biệt là trong các cấu trúc vỏ hợp kim nhôm, chẳng hạn như Vỏ nhôm dành cho pin hoặc Vỏ tế bào hình lăng trụ, hàn laser có thể đạt được các kết nối kín có độ chính xác cao-, mang lại môi trường đóng gói ổn định và đáng tin cậy cho bên trong pin.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quy trình sản xuất pin điện thường bao gồm nhiều giai đoạn, chẳng hạn như sản xuất pin, lắp ráp-giai đoạn giữa và tích hợp-gói phía sau. Trong các giai đoạn này, hàn laze được sử dụng rộng rãi trong các quy trình chính như hàn tab, hàn điểm điện cực, hàn sơ bộ tế bào, hàn hàn kín vỏ và nắp trên cũng như bịt kín cổng phun chất lỏng. Trong khi đó, ở giai đoạn lắp ráp mô-đun hạ nguồn và GÓI, các quy trình như hàn mảnh kết nối, hàn van chống cháy nổ-và hàn đầu cực pin cũng cần phải được hoàn thành. Các cấu trúc này thường được tích hợp trực tiếp vào các thành phần cấu trúc như vỏ pin lăng trụ hợp kim nhôm hoặc vỏ nhôm cho pin lithium ion. Do đó, chất lượng mối hàn đóng vai trò quyết định đến hiệu suất bịt kín, độ bền kết cấu và độ ổn định nhiệt của pin.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Trong cấu trúc tế bào, việc hàn kín giữa vỏ pin và tấm che là một trong những bước sản xuất quan trọng nhất. Vỏ pin nguồn thường được làm bằng hợp kim nhôm dòng 3003, với độ dày thường được kiểm soát trong khoảng 0,6 đến 0,8 mm. Có thể đạt được mối hàn chất lượng cao-giữa vỏ và tấm che thông qua hàn laser xung công suất-thấp, nhờ đó tạo thành một không gian kín, ổn định. Đối với pin hình lăng trụ, cấu trúc này thường được biểu diễn dưới dạng vỏ nhôm hình lăng trụ hoặc vỏ nhôm cho pin lithium{8}}ion hình lăng trụ. Trong thực tế sản xuất, các khuyết tật hàn chủ yếu bao gồm sự ngấu không hoàn toàn, độ xốp và mối hàn bị gãy. Những khiếm khuyết này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất bịt kín và khả năng chịu áp lực của vỏ pin, từ đó ảnh hưởng đến tuổi thọ và hiệu suất an toàn của pin. Hàn cực pin là một cấu trúc kết nối quan trọng để dẫn dòng điện trong pin điện. Thiết bị đầu cuối thường được chia thành các điện cực dương và âm, với điện cực dương thường được làm bằng nhôm và điện cực âm bằng đồng.

 

Nhiều ô có thể được kết nối nối tiếp hoặc song song bằng cách sử dụng đầu nối hàn để tạo thành một mô-đun pin hoàn chỉnh. Các thiết bị đầu cuối thường được tích hợp với nắp pin và được lắp vào cấu trúc trên cùng của vỏ nhôm pin lithium hoặc vỏ nhôm pin lithium. Trong thực tế hàn, hàn đầu cuối dễ bị khuyết tật như lỗ chân lông, chủ yếu là do đường kính của khu vực hàn nhỏ và xu hướng còn sót lại các tạp chất như dầu dập hoặc chất tẩy rửa. Dưới bức xạ laser mật độ-năng lượng{4}}cao, các tạp chất này nhanh chóng bay hơi tạo thành bong bóng, thoát ra ngoài và tạo ra các khoảng trống trong mối hàn. Do đó, việc-làm sạch trước khi hàn và tối ưu hóa đường cong công suất laser là đặc biệt quan trọng.

 

Hàn van chống cháy nổ-là một thành phần quan trọng trong cấu trúc an toàn của pin điện. Van chống cháy nổ-thường được lắp trên nắp pin và chức năng của chúng là chủ động ngắt và giải phóng áp suất khi áp suất bên trong của pin tăng bất thường, do đó ngăn ngừa tai nạn nổ pin. Van chống nổ{4}}thường được chế tạo từ hai lớp tấm nhôm được hàn bằng tia laze-với nhau, với áp suất kích nổ của chúng thường được kiểm soát trong khoảng 0,4 đến 0,7 MPa. Cấu trúc này thường được tích hợp vào bao bì của Hộp pin nhôm hoặc Bộ pin có vỏ nhôm cho xe năng lượng mới, do đó yêu cầu kiểm soát cực kỳ nghiêm ngặt đối với việc hàn kín mối hàn và đầu vào nhiệt. Năng lượng hàn quá mức hoặc không đủ có thể dẫn đến áp suất kích hoạt không ổn định trong van chống cháy nổ, ảnh hưởng đến hiệu suất an toàn tổng thể của pin.

 

Trong quá trình sản xuất mô-đun pin, hàn bộ chuyển đổi là một quá trình quan trọng kết nối tế bào pin với tấm bìa. Bộ chuyển đổi không chỉ cần độ dẫn điện tốt mà còn phải chịu được dòng điện đáng kể và ứng suất cơ học. Trong các thiết kế thực tế, bộ chuyển đổi thường được hàn vào Vỏ pin bằng nhôm kéo sâu hoặc Vỏ nhôm dạng gói, tạo thành kết nối ổn định với các tab của ô. Vì đồng có độ hấp thụ tia laser thấp và độ phản xạ cao nên cần có mật độ năng lượng cao hơn trong quá trình hàn kim loại đồng-nhôm khác nhau để đảm bảo độ xuyên thấu của mối hàn và độ bền liên kết. Đồng thời, cần kiểm soát chặt chẽ tình trạng bắn tung tóe để ngăn chặn các hạt xâm nhập vào cell pin và gây đoản mạch.

 

Trong các hệ thống bộ pin điện, chất lượng hàn của các mô-đun pin ảnh hưởng trực tiếp đến tính đồng nhất hiện tại và hiệu suất quản lý nhiệt của toàn bộ hệ thống. Một mô-đun pin bao gồm nhiều ô được kết nối nối tiếp và song song, đồng thời cũng cần có hệ thống quản lý pin (BMS) để giám sát và bảo vệ. Trong cấu trúc phức tạp này, việc hàn các phần kết nối thường yêu cầu thiết bị laser công suất-cao để đạt được khả năng hàn ổn định các vật liệu đồng hoặc nhôm dày. Ví dụ: trong-hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn hoặc gói phương tiện sử dụng năng lượng mới, cấu trúc kết nối thường được lắp đặt trong khung cấu trúc của lớp vỏ nhôm dành cho tế bào lithium iron phosphate hoặc lớp vỏ nhôm dành cho pin lithium ion hình lăng trụ để đảm bảo độ bền kết cấu và độ tin cậy về điện của mô-đun.

 

Mặc dù hàn laser có những lợi thế đáng kể trong sản xuất pin điện, nhưng vẫn còn một số thách thức kỹ thuật trong việc hàn vật liệu hợp kim nhôm. Đầu tiên là vấn đề về độ xốp. Do độ hòa tan cao của hydro trong bể hợp kim nhôm nóng chảy, các lỗ khí hydro dễ dàng hình thành trong quá trình đông đặc nhanh chóng. Hơn nữa, sự sụp đổ của lỗ kim trong quá trình hàn laser cũng có thể tạo ra các khuyết tật về độ xốp. Thứ hai, đó là vấn đề nứt nóng. Vì hợp kim nhôm là hợp kim eutectic điển hình nên các vết nứt hóa lỏng ở ranh giới hạt dễ xảy ra trong quá trình làm nguội mối hàn, do đó làm giảm độ bền của mối hàn. Những vấn đề này đặc biệt phổ biến khi hàn các bộ phận cấu trúc quan trọng chẳng hạn như vỏ nhôm cho pin lithium{6}}ion hoặc vỏ pin lăng trụ bằng hợp kim nhôm.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Một khiếm khuyết phổ biến khác là vết hàn, còn được gọi là "tấm bắn". Hiện tượng này thường xảy ra do bề mặt vật liệu bị nhiễm bẩn, mật độ năng lượng laser quá cao hoặc độ ổn định của chùm tia laser không đủ. Khi có các lỗ rỗng hoặc chỗ lồi lõm trên bề mặt vật liệu trong khu vực hàn, tia laser năng lượng-cao có thể nhanh chóng gây ra sự bay hơi cục bộ, dẫn đến bắn tung tóe kim loại. Đối với các mô-đun pin được lắp đặt trong vỏ nhôm hình lăng trụ hoặc cấu trúc vỏ nhôm của pin, tia bắn vào tế bào có thể dẫn đến hư hỏng cách điện hoặc nguy cơ đoản mạch. Do đó, trong sản xuất thực tế, vấn đề bắn tóe cần được giảm thiểu bằng cách tối ưu hóa các thông số laser, cải thiện độ sạch của vật liệu và kiểm soát kích thước điểm một cách hợp lý.

 

Quá trình hàn cũng khác nhau ở các cấu trúc pin khác nhau. Ví dụ: trong quy trình hàn tab của pin túi, cần có dụng cụ đặc biệt để ấn chặt các tab nhằm đảm bảo khe hở hàn ổn định, từ đó đạt được quỹ đạo hàn hình chữ S hoặc xoắn ốc. Đối với pin hình trụ, quá trình hàn chủ yếu tập trung ở khu vực nối điện cực dương vì vỏ điện cực âm mỏng hơn và dễ bị cháy-. Pin hình lăng trụ chủ yếu sử dụng phương pháp hàn bọc vỏ-và-nắp, thường được chia thành các cấu trúc hàn-hàn trên và-hàn bên. Phương pháp hàn bên giúp giảm nguy cơ bắn tung tóe vào tế bào nhưng yêu cầu tiêu chuẩn cao hơn về độ sạch của vật liệu và độ ổn định của thiết bị. Các phương pháp hàn hàng đầu phù hợp hơn cho sản xuất hàng loạt nhưng yêu cầu kỹ thuật xử lý vỏ chính xác hơn. Các cấu trúc hàn này thường được sử dụng trong cấu trúc vỏ pin, chẳng hạn như vỏ nhôm cho pin lithium{14}}ion hình lăng trụ hoặc vỏ pin bằng nhôm cho xe năng lượng mới.

 

Nhìn chung, với sự phát triển của các phương tiện sử dụng năng lượng mới và các ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng, việc sản xuất pin điện đang phát triển theo hướng có độ chính xác, tự động hóa và trí tuệ cao hơn. Công nghệ hàn laser với ưu điểm là hiệu suất cao, tác động nhiệt thấp, khả năng ứng dụng vào các kết cấu phức tạp đã trở thành quy trình sản xuất chủ chốt trong sản xuất pin điện. Từ đóng gói tế bào đến lắp ráp mô-đun và tích hợp hệ thống GÓI, công nghệ hàn laze xuyên suốt toàn bộ quy trình sản xuất và tạo thành sức mạnh tổng hợp ở mức độ cao với các thành phần cấu trúc chính như tế bào lithium, vỏ nhôm và bộ pin có vỏ nhôm.

 

 

Trong quy trình sản xuất pin điện, vỏ pin-chất lượng cao không chỉ cần đặc tính vật liệu tuyệt vời mà còn cần có khả năng thích ứng với các quy trình hàn chính xác. Công ty chúng tôi chuyên nghiên cứu, phát triển và sản xuất các thành phần cấu trúc cho pin năng lượng mới, cung cấp nhiều giải pháp-vỏ pin có độ chính xác cao, bao gồm Vỏ pin bằng nhôm kéo sâu, Vỏ tế bào hình lăng trụ và vỏ nhôm cho pin lithium{3}}ion. Các bộ phận này được làm bằng hợp kim nhôm có độ bền-cao và được sản xuất thông qua quy trình dập sâu và dập chính xác, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của pin điện về khả năng bịt kín, độ bền kết cấu và khả năng hàn.

 

Sản phẩm của chúng tôi được sử dụng rộng rãi trong hệ thống ắc quy năng lượng mới cho xe, hệ thống ắc quy lưu trữ năng lượng và mô-đun ắc quy hiệu suất cao-, cung cấp cho khách hàng Vỏ nhôm ắc quy đáng tin cậy vàGói vỏ nhômgiải pháp giúp nâng cao độ an toàn và hiệu quả sản xuất của hệ thống ắc quy.