Laserové svařování: vysoké procesní bariéry, nové bateriové technologie, jako jsou velké válce, které vytahují svařovací objemy nahoru
Laserová technologie se používá při řezání, čištění, svařování a kódování lithiových baterií pro svou vysokou účinnost, flexibilitu, spolehlivost a stabilitu, nízké ztráty svařovacího materiálu, vysokou automatizaci a bezpečnost. Díky silné podpoře národních politik a zrychlené propagaci a používání nových energetických vozidel poptávka po automobilových bateriích v Číně výrazně vzrostla. Ve třech základních složkách nových energetických vozidel baterie, motor, elektrické ovládání, hlavní složka napájení lithiová baterie v nákladech na vozidlo tvořila vysoký podíl, ale také přímo určovala dojezd vozidla. Výroba lithiových baterií se skládá z řady procesů, které jsou rozděleny do tří hlavních částí: výroba elektrod, výroba článků a montáž baterií. Kvalita lithiové baterie přímo určuje výkon nového energetického vozidla, a proto vyžaduje nejvyšší přesnost v jeho výrobním procesu. Laserová technologie, jako pokročilý "lehký" výrobní nástroj, se používá v procesech řezání, čištění, svařování a kódování komponent lithiových baterií, díky své vysoké účinnosti a přesnosti, flexibilitě, spolehlivosti a stabilitě, nízkým ztrátám svařovacího materiálu, automatizaci a bezpečnost.
2. Laserové svařování: vysoké procesní bariéry, nové bateriové technologie, jako jsou velké válce, které vytahují svařovací objemy nahoru
2.1 Princip: Aby byla zaručena bezpečnost baterie, závisí kvalita svařování na řízení energie laseru a parametrech procesu.
Laserové svařování má mnoho výhod, jako je hluboké tavení, vysoká rychlost a nízké zkreslení, což může výrazně zlepšit bezpečnost napájecích baterií. Jako moderní technologie svařování má laserové svařování výhody hlubokého tavení, vysoké rychlosti, nízké deformace, nízkých požadavků na svařovací prostředí, vysoké hustoty výkonu, není ovlivněno magnetickými poli, neomezuje se na vodivé materiály, nevyžaduje vakuové pracovní podmínky a neprodukuje rentgenové záření během procesu svařování atd. Je široce používán v oblasti špičkové přesné výroby, zejména v odvětvích nových energetických vozidel a energetických baterií. Díly pro svařování akumulátorem jsou četné, obtížné a vyžadují vysokou přesnost. Výrobci napájecích baterií mají také vysoké požadavky na automatizaci, bezpečnost, přesnost a efektivitu zpracování zařízení na výrobu baterií. Jedinečné výhody technologie laserového svařování mohou výrazně zlepšit bezpečnost, spolehlivost a konzistenci baterií, snížit náklady a prodloužit životnost, což z ní činí optimální volbu pro výrobce napájecích baterií.
Hlavními základními prvky, které určují kvalitu laserového svařování, je řízení energie laseru a technologie svařovacího procesu. Řízení laserové energie: ①Vzhledem k tomu, že materiál, který má být svařován, má různou míru absorpce pro různé vlnové délky laserového světla (která se může lišit od 5 procent do 50 procent), může výběr laserového zdroje znamenat zásadní rozdíl. Aby se do svařovaného dílu dostal rovnoměrný a stabilní svařovací laserový paprsek, musí být výstupní výkon laseru konzistentní nebo přesně řízený. Příliš nízký výkon povede k nedostatečné tavenině svařování a ovlivní kvalitu svařování, příliš vysoký výkon nebo kolísání nahoru a dolů povede k rozstřiku, pórovitosti a dalším nežádoucím účinkům. Proto se řízení laserového zdroje stává jednou z nejkritičtějších technologií pro laserové svařování.
②Efekt laserového svařování je komplexní, souvisí s desítkami faktorů, jako je vlnová délka laseru, hustota výkonu, doba svařování, úhel svařovací hlavy, ohnisková vzdálenost, míra absorpce laseru a čistota svaru, tloušťka a tepelná vodivost svaru, typ a průtok ochranného plynu. Proto je technologie laserového svařování také jedním z klíčových faktorů ovlivňujících kvalitu svařování, což vyžaduje, aby technici procesu laserového svařování neustále zkoumali shrnutí, pouze dlouhé období experimentální akumulace může získat dobré výsledky svařování.
Podle pracovního principu lze svařování rozdělit do pěti typů, v závislosti na požadavcích aplikace se volí různé metody svařování pro dosažení nejlepších výsledků. V závislosti na principu činnosti lze laserové svařování rozdělit do pěti kategorií: svařování tepelným vedením, hluboké tavné svařování, kompozitní svařování, laserové pájení a laserové svařování. V závislosti na zákazníkovi a aplikaci zpracování je zvolena vhodná metoda svařování pro dosažení nejlepších možných výsledků svařování.
2.2 Stav aplikace: výroba jádra, svařování PACK v hodnotě asi 10-30 milionů/GWh
Laserové svařování se používá při výrobě silových článků v procesu výroby článků a v procesu bateriového PACKu. Při výrobě energetických článků patří mezi hlavní segmenty, které využívají laserové svařování: ①Střední proces: svařování oček (včetně předsvařování), bodové svařování pólových pásků, předvaření jader do pláště, těsnící svařování horní části kryt vnějšího pláště, těsnící přivaření portu pro vstřikování kapaliny atd. ②Následný proces: včetně přivaření spojovacího kusu v modulu baterie a přivaření nevýbušného ventilu na krytu za modulem atd. Objem hodnoty před svařováním je asi 10-30 milionů jüanů/GWh. Laserové svařovací zařízení u výrobců napájecích baterií investují přibližně 5-15 procent, podle investice do zařízení na napájení baterií s jedinou GWh ve výši přibližně 200 milionů jüanů, současná investice do zařízení pro laserové svařování napájenou baterií ve výši 10 milionů yuanů až 30 milionů juanů.
2.3 Poptávka: Polovodičové továrny rozšiřují kapitálové výdaje uprostřed globálního „nedostatku jádra“, boom vybavení pokračuje směrem nahoru
4680 Velké válce mají vyšší požadavky na laserové procesy a očekává se, že objemy svařování porostou ve srovnání se čtvercovými články a malými válci. Článek 4680 vyžaduje náročnější laserový proces a nekontrolovaný tvar výstupků je obtížný proces. Baterie 4680 využívá proces plného očka, který rozbíjí formu tradiční baterie s jedním kladným a jedním záporným očkem, který je náchylný ke zkratům a je vyroben se dvěma uzavřenými sekcemi, což je hlavní překážkou pro pronikání elektrolytu, a více výstupků je obtížné úhledně složit a vyžadují vyšší laserový proces. 4680 Laserové svařování velkých válcových článků se zvýšilo z hlediska svařovacího procesu a potřebného svařovacího vybavení ve srovnání se čtvercovými články a malými válcovými články. Ve srovnání se čtvercovými články je proces laserového svařování pro celý výstupek velkého válce zvýšen z 5 na 7 průchodů. Pokud jde o malé válcové články, jediná GWh řada má 5 dalších svařovacích strojů ve srovnání s buněčnými řadami 18650 a 21700. V kombinaci s výše uvedeným se domníváme, že se očekává, že poptávka po laserovém svařování 4680 velkých válců poroste ve srovnání se čtvercovými články a malými válci.
Jiná technologie svařovacích spojů: k vyřešení problému nepodobného svařování kovů, jako je očekáváno nahrazení bateriového PACKu ve svařování přípojnic laserovým svařováním, soudíme, že jak se proces laserového svařování stále posouvá nahoru, očekává se průnik laserového svařování postoupit nahoru. Příkladem je Al/Cu heterogenní kovové pájení přípojnic ve čtvercových buňkových back-end modulech/PACKech. ①Nízká absorpce světla Al a Cu a tendence produkovat vysoce křehké kovové sloučeniny jsou potíže Al/Cu: laserové svařování Al/Cu odlišných kovů má několik náročných omezení kvůli velmi odlišným materiálovým fyzikálním vlastnostem Al a Cu. Jedním z hlavních problémů je nízká absorpce Al při vlnové délce laseru 1 um a ještě nižší absorpce Cu; další jsou metalurgické vlastnosti slitiny Al-Cu, tj. vysoce křehká sloučenina kovu může vést k tvorbě trhlin. Mohou se tvořit intermetalické fáze s obsahem Cu 50-80 procent.
Svařování přípojnic stále není řešením problému křehkých sloučenin, ale laserové svařování je pravděpodobným směrem. Vzhledem ke snadné tvorbě křehkých sloučenin mezi mědí a hliníkem po laserovém svařování, které nemohou splnit požadavky na použití, obvykle pomocí ultrazvukového svařování venku, měď a měď, hliník a hliník se obecně používají k laserovému svařování. Současně vysoká rychlost přenosu tepla jak mědi, tak hliníku, vysoká odrazivost laseru a relativně velká tloušťka spojovacího kusu vyžaduje pro dosažení svaru vysoce výkonný laser. Prostřednictvím devíti různých parametrů a metod seřizovacích experimentů, z nichž sedm má různé zisky, věříme, že s neustálým pokrokem laserového procesu v budoucnu se očekává vyřešení problémů Al/Cu laserového svařování přípojnic, a laserové svařování je nejpravděpodobnější směr.
