εταιρικά νέα για Εφαρμογή συγκόλλησης με λέιζερ σε ηλεκτρικά οχήματα: μπαταρίες ισχύος

Σήμερα μοιραζόμαστε την εφαρμογή της τεχνολογίας συγκόλλησης λέιζερ σε ηλεκτρικά οχήματα-ηλεκτρική μπαταρία, κυρίως συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτροδίου της μπαταρίας ear-bus συγκόλληση, συγκόλληση κελύφους της μπαταρίας, κλπ, που περιλαμβάνει Al-Fe, Al-Cu,Άλλες συσκευές και συσκευές για την επεξεργασία ή την επεξεργασία υλικών.

01

Προηγούμενο άρθρο

Στο πλαίσιο της υπερθέρμανσης του πλανήτη και της μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, τα νέα οχήματα ενέργειας, ιδίως τα ηλεκτρικά οχήματα, αυξάνονται ραγδαία.απαιτεί αυστηρή τεχνολογία συγκόλλησηςΟι παραδοσιακές μεθόδους συγκόλλησης, όπως η υπερηχητική συγκόλληση και η συγκόλληση σημείων αντίστασης,έχουν περιορισμούς όσον αφορά τη σύνδεση υλικών ηλεκτροδίων μπαταρίας (όπως αλουμίνιο, χαλκό και χάλυβα).Η υπερηχητική συγκόλληση δεν είναι κατάλληλη για την κοινή δομή μπαταρίας ηλεκτρικών οχημάτων, και η συγκόλληση σημείων αντίστασης είναι δύσκολη λόγω της υψηλής αγωγιμότητας του αλουμινίου και του χαλκού.

Η τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ είναι μια ιδανική επιλογή για την ασύνδεση, την υψηλή πυκνότητα ενέργειας, τον ακριβή έλεγχο της θερμικής εισόδου και την εύκολη αυτοματοποίηση.Μπορεί να ανταποκριθεί στις ανάγκες συγκόλλησης των διαφόρων υλικών του συστήματος μπαταρίας, όπως συγκόλληση χάλυβα αλουμινίου, χαλκού αλουμινίου, χαλκού χάλυβα μεταξύ ηλεκτρόδου μπαταρίας και λεωφορείου και συγκόλληση κελύφους μπαταρίας αλουμινίου / χάλυβα,που διαδραματίζει βασικό ρόλο για την εξασφάλιση της αξιοπιστίας της σύνδεσης, και βελτίωση των επιδόσεων και της ασφάλειας των μπαταριών.

02

Τύπος μπαταρίας ισχύος

Τύπος μπαταρίας ισχύος

1 Μικρή κυλινδρική μπαταρία (π.χ. μοντέλο 18650), τυποποιημένο μέγεθος, ασφάλεια και σχετικά χαμηλό κόστος.

2 Μεγάλες μπαταρίες με πρίσμα, οι οποίες έχουν καλή απόδοση όσον αφορά την ενεργειακή πυκνότητα και τη σταθερότητα·

3 Η μπαταρία με μαλακό επικάλυμμα από πολυμερές, τείνει να έχει γεωμετρικές διαστάσεις κατά την φόρτιση.

* Τύπος μπαταρίας

Η μπαταρία αποτελείται από πολλαπλές μπαταρίες σε σειρά ή σε σειρά και παράλληλα, οι οποίες συνδέονται μέσω ράβδων.και η αξιοπιστία της σύνδεσης επηρεάζει άμεσα τις επιδόσεις και την ασφάλεια του συστήματος μπαταρίας.

* Δομή της μπαταρίας α) κυλινδρική μπαταρία β) πρισματική μπαταρία

Περιορισμοί κοινών τεχνικών συγκόλλησης

υπερηχητική συγκόλληση

Χρησιμοποιεί κυρίως δονήσεις υψηλής συχνότητας (συνήθως 20 kHz και άνω) για να κάνει το υλικό να σχηματίζει στερεή σύνδεση υπό πίεση για να επιτευχθεί η σύνδεση.

1 Η μέθοδος αυτή είναι κατάλληλη για την συγκόλληση λεπτών φύλλων, διαφορετικών υλικών ή υλικών υψηλής αγωγιμότητας, που εφαρμόζονται κυρίως σε μπαταρίες λωρίδας.

2 Οι μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων είναι συνήθως κυλινδρικές ή πρισματικές μπαταρίες, οι οποίες ενδέχεται να καταστρέψουν την ακεραιότητα της δομής της μπαταρίας υπό συνδυασμό πίεσης και δονήσεων,έτσι η υπερηχητική συγκόλληση δεν είναι κατάλληλη για τη συγκόλληση μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων.

Ζύγιση σε σημείο αντίστασης

Η αρχή λειτουργίας είναι κυρίως να ασκείται πίεση στην επιφάνεια επαφής του εργαστηρίου και να χρησιμοποιείται μεγάλο ρεύμα για να λιώνονται τα μέρη τοπικά.τα κοινά υλικά των μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων είναι αλουμίνιο και χαλκό, τα οποία έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας και της θερμικής αγωγιμότητας, καθιστώντας δύσκολη την συγκόλληση της αντιστασιακής τοπικής συγκόλλησης.

03

Το αυτί της μπαταρίας είναι συγκολλημένο με το λεωφορείο.

Χαρακτηριστικά συγκόλλησης

Συνδυασμός υλικών: το υλικό αυτιού μπαταρίας είναι συχνά αλουμίνιο, χαλκό ή χάλυβα, το υλικό του λεωφορείου είναι κυρίως χαλκό ή αλουμίνιο, σχηματίζοντας αλουμίνιο-χαλκό, αλουμίνιο-χάλυβα,Άλλοι συνδυασμοί χαλκού-χάλυβα.

Υψηλές απαιτήσεις απόδοσης: το σημείο συγκόλλησης πρέπει να εξασφαλίζει χαμηλή αντίσταση, υψηλή αγωγιμότητα και καλή μηχανική αντοχή,για τη διασφάλιση της απόδοσης φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας και της μακροχρόνιας σταθερότητας.

* Ακρόπολος και λεωφορείο της μαλακής συσκευασίας / κυλινδρικής μπαταρίας

Επεξεργασία με λέιζερ αλουμινίου-χάλυβα

Δυσκολίες συγκόλλησης:

1 Οι θερμικές ιδιότητες του αλουμινίου και του χάλυβα είναι πολύ διαφορετικές, η συγκόλληση θα σχηματίσει εύθραυστη μεταλλική διαμεταλλική ένωση (IMC), όπως Fe2Al5, Fe4Al13, κλπ., επηρεάζουν τη μικροδομή,Ηλεκτρική απόδοση και θερμική απόδοση της σύνδεσης, αυξάνει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας, συντομεύει τη διάρκεια ζωής.

2 Η παραγωγή IMC πρέπει να ελέγχεται κατά τη συγκόλληση.

1. Παραμέτρους διαδικασίας ελέγχου

1 Ελέγχος της θερμικής εισόδου: ρύθμιση της ισχύος του λέιζερ, της ταχύτητας συγκόλλησης και των παραμέτρων παλμού (συχνότητα, αναλογία ισχύος), ισορροπία του βάθους τήξης και του μεγέθους της περιοχής θερμικής επιρροής,και να μειώσει την παραγωγή IMC.

2 Βελτιστοποίηση της μορφής κύματος παλμού: χρησιμοποιείται ειδική μορφή κύματος παλμού για την αλλαγή των χαρακτηριστικών του θερμικού κύκλου, όπως η αργή άνοδος και η αργή πτώση για τη μείωση της κλίσης θερμοκρασίας και της θερμικής πίεσης,και αναστέλλουν την ταχεία ψύξη που οδηγεί σε μεγάλο αριθμό εύθραυστων IMCs.

• Χρησιμοποιήστε το μεσαίο στρώμα

1 Σύνθεση: επιλογή νικελίου, κράματος με βάση το πυρίτιο και άλλων υλικών ενδιάμεσης στρώσης, λόγω της αντίδρασης του με αλουμινένιο χάλυβα.και η αντοχή των IMC που περιέχουν νικέλιο είναι καλύτερη από αυτή του αλουμινίουΤο Si στις ενώσεις Al-Si) επηρεάζει την ανάπτυξη των ενώσεων Fe-Si βελτιστοποιεί τις μηχανικές ιδιότητες της σύνδεσης,και η περιεκτικότητα σε Si προσαρμόζεται με ακρίβεια σύμφωνα με τις απαιτήσεις υλικού και διαδικασίας.

2 Πλούτος: το εύρος πάχους μm έως δεκάδες μm μπορεί να προσαρμόσει αποτελεσματικά το σχηματισμό του IMMC, να βελτιώσει τις επιδόσεις και την αξιοπιστία των αρθρώσεων.

• Βοηθητικό μαγνητικό πεδίο

1 Κατεύθυνση μαγνητικού πεδίου: Το κατακόρυφο μαγνητικό πεδίο αναστέλλει τη μακροσκοπική διάχυση των στοιχείων στη δεξαμενή τήξης, αλλάζει τη μορφολογία σύγκλισης και κρυστάλλωσης,και μειώνει την υπερβολική σύντηξη Fe και Al για να σχηματίσουν εύθραυστες IMCΤο παράλληλο μαγνητικό πεδίο επηρεάζει τη μικροδιάχυση της μετανάστευσης των διαλυτών και των ορίων των κόκκων, βελτιστοποιεί τους κόκκους και βελτιστοποιεί τη διανομή και τον προσανατολισμό των IMC.

2 Συνεργασία σε διάφορα πεδία: σε συνδυασμό με μαγνητικό πεδίο και υπερήχους, συνεργασία μαγνητικού πεδίου και υπερήχων δονήσεων για την επεξεργασία των κόκκων, την αφαίρεση των στοματικών ενσωματώσεων,και βελτίωση της δομής του IMCΗ υπερηχητική δονή είναι χρήσιμη για να σπάσει τα δένδριτα και την ομοιόμορφη σύνθεση, το μαγνητικό πεδίο καθοδηγεί την κατεύθυνση της ροής του μεταλλικού υγρού και την ανάπτυξη των κρυστάλλων,βελτιώνει τη συμπεριφορά στερεώσεως και την ομοιομορφία των ιστών της λιωμένης δεξαμενής, μειώνει την εύθραυσση του IMC και βελτιώνει την αντοχή και την ηλεκτρική αγωγιμότητα των αρθρώσεων.

* Ζυθοποίηση αλουμινίου-χάλυβα με λέιζερ (εμβέλεια ζυθοποίησης 0,2-1,2 mm)

* Μικρομορφολογία της ατσάλινης / κράματος αλουμινίου α) φύλλο νιού β) κανένα φύλλο νιού

Δέσμευση με λέιζερ χαλκού-αλουμινίου

Δυσκολίες συγκόλλησης:

Το χαλκό και το αλουμίνιο έχουν διαφορετικά σημεία τήξης, θερμική αγωγιμότητα και συντελεστή θερμικής διαστολής, σχηματίζοντας Cu 2 Al και Cu 4 Al 3 IMC με συγκόλληση,που επηρεάζουν τη μικροδομή και τις μηχανικές ιδιότητες των συγκόλλησεων, και πρέπει να αναστέλλουν το σχηματισμό και την ανάπτυξη τους.

1. Βελτιστοποίηση των παραμέτρων συγκόλλησης

1 Η εναρμόνιση υψηλής ταχύτητας συγκόλλησης με χαμηλή ισχύ λέιζερ μπορεί να μειώσει τον θερμικό χρόνο εισόδου και την αντοχή και να αναστέλλει το σχηματισμό μεγάλου αριθμού IMC.Το CuAl 2 και άλλες ενώσεις μειώνονται σημαντικά.

2 Βελτιστοποίηση της συχνότητας των παλμών και του κύκλου λειτουργίας, αλλαγή των ατομικών συνθηκών διάχυσης και δυναμικής αντίδρασης του Cu και του Al, κάνοντας το IMC να αυξάνεται ομαλά και ομοιόμορφα κατανεμημένο,και να βελτιώσει την κοινή απόδοση.

• Το άργυρο, το νικέλιο και το κασσίτερο είναι κατασκευασμένα από υλικά πλήρωσης με βάση το ασήμι, το νικέλιο και το κασσίτερο ή ειδικό σύρμα συγκόλλησης από κράμα, το οποίο μπορεί να λιώνει το κενό πλήρωσης και να αραιώνει τα στοιχεία του βασικού υλικού,επιβραδύνει την άμεση αντίδραση του Cu και του Al, και να μειώσει την παραγωγή εύθραυστης ΔΜΣ.

Για παράδειγμα, που περιέχουν υλικό γεμίσματος από κασσίτερο, συγκόλληση για να σχηματίσουν φάσεις Cu6Sn5 και Cu3Sn, να αλλάξουν τη μορφή ιστού της άρθρωσης, να μειώσουν τη συνολική εύθραυστη, να βελτιώσουν την αντοχή και την αντοχή.

• Η διαμόρφωση δέσμης χρησιμοποιεί ταλαντώσεις δέσμης, περιστροφή ή διάσπαση δέσμης και άλλες τεχνικές διαμόρφωσης για να αλλάξει η κατανομή της ενέργειας λέιζερ και ο τρόπος δράσης.

* Διάγραμμα Cu-Al SEM (1500W, 30 mm/s)

Εξεύρεση με λέιζερ χαλκού-χάλυβα

Δυσκολίες συγκόλλησης:

Οι φυσικές ιδιότητες του χαλκού και του χάλυβα είναι πολύ διαφορετικές και ο διαχωρισμός της υγρής φάσης και οι θερμικές ρωγμές είναι επιρρεπείς κατά τη συγκόλληση με λέιζερ,όπως η διείσδυση του Cu στο όριο του σιδηρουργικού κόκκου, οδηγώντας σε θερμικές ρωγμές.

1. Διάταξη laser

Η ποιότητα της συγκόλλησης μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά με την εκτροπή του λέιζερ προς την πλευρά του χαλκού.

• Ταλαντώσεις δέσμης

Υπό την προϋπόθεση της κυκλικής ταλάντευσης δέσμης καθαρού χαλκού και ανοξείδωτου χάλυβα, η αντοχή σχισμών της συγκόλλησης μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά.η αύξηση του ορίου του κόκκου μειώνει σημαντικά τη συγκέντρωση άγχους και ελέγχει αποτελεσματικά την αντοχή και την παραμόρφωση της άρθρωσης.

* Μη ταλαντωτικό με ταλαντωτικό SEM

04

Ζύγιση κελύφους μπαταρίας

* Τεσλά 4680 μπαταρία

Ζύγιση με λέιζερ κελύφους μπαταρίας αλουμινίου

Λόγω της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και του μεγάλου συντελεστή θερμικής διαστολής, η συγκόλληση κράματος αλουμινίου παρουσιάζει εύκολα ρωγμές και ελαττώματα πόρων.το στρώμα οξειδίου της επιφάνειας και οι ακαθαρσίες αποσυντίθενται εύκολα σε υψηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας το αέριο δύσκολο να αποδράσει και προκαλώντας πόρους.

1. Επικεντρωμένη περιστροφή ακτίνας λέιζερ + κατακόρυφη ταλάντευση

Το συγκολλημένο με λέιζερ κράμα αλουμινίου 1060 χρησιμοποιεί κατακόρυφη ταλάντευση για να βελτιστοποιήσει την επιφάνεια συγκόλλησης, μειώνοντας την πορώσεια κατά 91% σε ακτίνα 0,45 mm.

* Επικεντρωμένη περιστροφή δέσμης λέιζερ και κάθετη ταλάντευση

• Διάταξη σημείων (τέσσερις δέσμες)

Η διαμόρφωση φωτεινής κηλίδας γίνεται με συγκόλληση τεσσάρων ακτίνων, η οποία αυξάνει το μέγεθος της μικρής τρύπας στην λιωμένη δεξαμενή, σταθεροποιεί τον ατμό του μετάλλου, μειώνει τις πιτσιλιές και τους πόρους και βελτιώνει την ποιότητα της συγκόλλησης.

* Σχεδιακό διάγραμμα τεσσάρων δέσμων

Σώμα μπαταρίας από χάλυβα με συγκόλληση με λέιζερ

Η συγκόλληση αυστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα είναι επιρρεπής σε θερμική ρωγμάτωση, η οποία σχετίζεται με τη σύνθεση του κράματος και την περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες.Το πρόβλημα της θερμικής ρωγμάτωσης μπορεί να επιλυθεί αποτελεσματικά προσαρμόζοντας τις παραμέτρους της διαδικασίας.

Ξύπνα:

1 Προς το παρόν, το κοινά χρησιμοποιούμενο μήκος κύματος συγκόλλησης λέιζερ είναι κυρίως 1064nm, χρησιμοποιώντας μπλε λέιζερ / πράσινο λέιζερ συγκόλληση ετερογενών υλικών μπορεί να έχει καλό αποτέλεσμα.