Status Semasa dan Prospek Perkembangan Teknologi Kimpalan Laser untuk Bateri Kuasa

Berlatarbelakangkan perkembangan pesat industri kenderaan tenaga baharu, bateri kuasa, sebagai unit tenaga teras bagi keseluruhan sistem kenderaan, secara langsung menentukan tahap prestasi kenderaan keseluruhan melalui keselamatan, kebolehpercayaan dan konsistensinya. Daripada sel individu kepada modul dan kemudian kepada keseluruhan pek bateri, kualiti kimpalan ialah salah satu faktor utama yang mempengaruhi hayat bateri, prestasi keselamatan dan hasil dalam pembuatan-skala besar. Di antara pelbagai kaedah kimpalan, kimpalan laser, kerana ketumpatan tenaga yang tinggi, ketepatan tinggi, dan keupayaan automasi yang tinggi, telah menjadi proses utama yang sangat diperlukan dalam pembuatan bateri kuasa.

 

 

Untuk memenuhi keperluan pembangunan ketumpatan tenaga-yang ringan dan tinggi dalam kenderaan tenaga baharu, bahan aloi aluminium biasanya digunakan untuk komponen struktur bateri kuasa. Komponen seperti selongsong sel, penutup dan bar bas biasanya menggunakan aloi aluminium 1-siri atau 3 siri, yang mempunyai kekonduksian yang baik, rintangan kakisan dan kebolehbentukan. Di sesetengah kawasan yang memerlukan kekonduksian tinggi, bahan komposit kuprum atau aluminium-kuprum digunakan.

 

Walau bagaimanapun, aloi aluminium sendiri mempunyai kereaktifan kimia yang tinggi, kekonduksian terma yang tinggi, dan pekali pengembangan linear yang tinggi, dan permukaannya dengan mudah membentuk filem oksida padat, menjadikannya sangat terdedah kepada kecacatan seperti keliangan, percikan, pecah, dan retak panas semasa kimpalan. Tambahan pula, dalam bahan aluminium-tembaga yang tidak serupa bercantum, sebatian antara logam rapuh mungkin terbentuk, mengurangkan kekuatan sendi. Ciri-ciri bahan ini meletakkan permintaan yang sangat tinggi pada kawalan tenaga, membentuk kestabilan, dan konsistensi proses kimpalan.

 

 

Pengilangan bateri kuasa biasanya melibatkan tiga peringkat utama: sel, modul dan pek. Selongsong luar pek bateri terutamanya menyediakan sokongan dan perlindungan struktur, biasanya menggunakan profil aloi aluminium yang lebih tebal, dan kimpalannya dilakukan terutamanya menggunakan kimpalan arka atau kimpalan kacau geseran.

 

Sebaliknya, komponen dalaman sel dan modul bersaiz kecil, mempunyai struktur yang tepat, dan memerlukan jarak kimpalan yang ketat, menjadikannya sukar bagi kaedah kimpalan tradisional untuk mengimbangi kualiti kimpalan dan kelajuan pengeluaran. Kimpalan laser, dengan ketumpatan kuasa tinggi, kebolehcapaian yang baik dan ciri pemprosesan tanpa-sentuhan, telah menjadi proses pilihan untuk selongsong sel bateri, penutup, injap kalis letupan-letupan, bar bas dan komponen lain. Ia digunakan secara meluas dalam-struktur bateri prismatik bersarung aluminium, seperti plat penutup bateri kuasa, plat penutup bateri-ion litium dan sarung aluminium bateri litium.

 

 

Selongsong dan penutup bateri digunakan terutamanya untuk mengelak elektrolit dan menyediakan sokongan struktur yang stabil untuk elektrod dalaman. Kualiti kimpalan secara langsung menentukan prestasi pengedap bateri dan rintangan tekanan. Bahan biasa termasuk aloi aluminium Al3003, dengan ketebalan biasanya antara 0.3 hingga 0.5 mm. Kawasan ini sering menggunakan laser komposit atau proses kimpalan laser cincin.

 

Dalam pengeluaran sebenar, kimpalan ini terdedah kepada kecacatan seperti penembusan yang tidak lengkap, keliangan, keruntuhan, dan percikan. Dengan mengawal input haba, kelajuan kimpalan dan pengedaran tenaga laser secara rasional, kedalaman penembusan boleh distabilkan dengan berkesan, dan keperluan rintangan tekanan dipenuhi. Dengan kemajuan teknologi, modulasi bentuk gelombang nadi dan kimpalan laser berkelajuan tinggi-berterusan telah beransur-ansur menjadi penyelesaian arus perdana, meningkatkan kecekapan pengeluaran dengan ketara sambil meningkatkan keseragaman kimpalan.

 

Untuk meningkatkan lagi kualiti dalaman kimpalan, kimpalan pengimbasan galvanometer dan teknologi ayunan laser telah diperkenalkan ke dalam kimpalan selongsong bateri. Kacau dinamik kolam lebur mempercepatkan pelepasan gelembung dan menapis struktur butiran, dengan itu meningkatkan sifat mekanikal dan kebolehpercayaan pengedap sambungan kimpalan. Proses ini digunakan secara meluas dalam pembuatan komponen struktur seperti cengkerang aluminium sel prismatik dan penutup bateri aluminium.

 

 

Injap kalis letupan-adalah komponen penting dalam sistem keselamatan bateri kuasa. Apabila tekanan dalaman bateri meningkat secara tidak normal, pecah terkawal membebaskan gas, menghalang pelarian haba dan letupan. Injap kalis letupan-biasanya diperbuat daripada kepingan aluminium tulen, hanya 0.08–0.1 mm tebal, dan sangat sensitif kepada input haba kimpalan.

 

Semasa kimpalan laser, ketumpatan kuasa yang terlalu tinggi dengan mudah boleh menyebabkan kepanasan terlampau dan penembusan injap kalis-letupan, manakala pelepasan gas ganas dari kolam cair boleh menyebabkan kecacatan liang. Dengan mengoptimumkan reka bentuk bentuk gelombang laser, memperkenalkan nilai puncak tempoh-pendek pada peringkat awal kimpalan untuk meningkatkan penyerapan bahan dan secara beransur-ansur mengurangkan output tenaga dalam peringkat seterusnya, pembakaran-melalui boleh dielakkan dengan berkesan sambil memastikan integriti kimpalan.

 

Tambahan pula, pengukuhan pra-pembersihan kimpalan untuk mengurangkan sisa minyak dan kelembapan, dan mengawal jurang pemasangan melalui urutan kimpalan yang munasabah, adalah cara penting untuk mengurangkan kecacatan keliangan. Langkah pengoptimuman proses ini telah berjaya digunakan dalam struktur seperti Penutup Atas Bateri Lithium anthe d penutup atas untuk sel bateri prisma.

 

 

Dengan perkembangan pesat kenderaan tenaga baharu dan pasaran storan tenaga, permintaan untuk proses kimpalan-konsisten dan tinggi-yang tinggi untuk bateri kuasa terus meningkat. Arah pembangunan masa depan teknologi kimpalan laser terutamanya memberi tumpuan kepada aspek berikut:

 

Pertama, penggunaan sumber laser dengan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi dan kawalan tenaga yang lebih tepat untuk memenuhi keperluan kimpalan struktur yang lebih nipis dan kompleks; kedua, pemantauan dalam talian dan kawalan-gelung tertutup bagi proses kimpalan untuk meningkatkan kestabilan kimpalan dengan pengesanan masa nyata-keadaan kolam cair; dan ketiga, pengoptimuman proses untuk menggabungkan bahan yang berbeza seperti aluminium dan tembaga untuk memenuhi keperluan pembangunan struktur bateri baharu dan komponen bahan komposit seperti Plat Bipolar Kutub dan Aluminium.

 

Sementara itu, dengan penggunaan struktur bateri prismatik yang berterusan dalam kenderaan tenaga baharu, penyeragaman dan aplikasi berskala besar-proses kimpalan laser untuk komponen seperti sarung bateri prismatik aloi aluminium, perumah aluminium bateri dan cengkerang aluminium boleh dicas semula akan menjadi hala tuju penting untuk evolusi teknologi dalam industri.

 

 

Teknologi kimpalan laser telah disepadukan secara mendalam ke dalam keseluruhan proses pembuatan bateri kuasa, memberikan sokongan penting untuk mencapai keselamatan yang tinggi, konsistensi tinggi dan pengeluaran kecekapan tinggi. Dengan evolusi berterusan sistem bahan, reka bentuk struktur, dan kadar pembuatan, kimpalan laser akan terus memainkan peranan teras dalam bidangbateri kuasa bersarung-aluminiumdan akan menunjukkan prospek aplikasi yang lebih luas dalam industri tenaga baharu masa hadapan.