Laserlassen: hoge procesbarrières, nieuwe batterijtechnologieën zoals grote cilinders die lasvolumes naar boven halen
Lasertechnologie wordt gebruikt bij het snijden, reinigen, lassen en coderen van lithiumbatterijen vanwege de hoge efficiëntie, flexibiliteit, betrouwbaarheid en stabiliteit, laag verlies van lasmateriaal, hoge automatisering en veiligheid. Gedreven door de krachtige steun van nationaal beleid en de versnelde promotie en toepassing van voertuigen met nieuwe energie, is de vraag naar autobatterijen in China aanzienlijk gegroeid. In de drie kerncomponenten van de batterij van nieuwe energievoertuigen, de motor, de elektrische besturing, was de lithiumbatterij van de kerncomponent in de kosten van het voertuig goed voor een groot deel, maar bepaalt ook direct het bereik van het voertuig. De productie van lithiumbatterijen bestaat uit een reeks processen, die zijn onderverdeeld in drie hoofdonderdelen: de vervaardiging van elektroden, de productie van cellen en de assemblage van batterijen. De kwaliteit van de lithiumbatterij bepaalt rechtstreeks de prestaties van het nieuwe energievoertuig en vereist daarom de hoogste precisie in het productieproces. Lasertechnologie, als een geavanceerd "licht" productiegereedschap, wordt gebruikt in de snij-, reinigings-, las- en codeerprocessen van lithiumbatterijcomponenten, vanwege de hoge efficiëntie en precisie, flexibiliteit, betrouwbaarheid en stabiliteit, laag verlies van lasmateriaal, automatisering en veiligheid.
2. Laserlassen: hoge procesbarrières, nieuwe batterijtechnologieën zoals grote cilinders die lasvolumes naar boven halen
2.1 Principe: Om de veiligheid van de batterij te garanderen, hangt de laskwaliteit af van de laserenergieregeling en de procesparameters.
Laserlassen heeft veel voordelen, zoals diep smelten, hoge snelheid en lage vervorming, wat de veiligheid van stroomaccu's aanzienlijk kan verbeteren. Als moderne lastechnologie heeft laserlassen de voordelen van diep smelten, hoge snelheid, lage vervorming, lage vereisten voor de lasomgeving, hoge vermogensdichtheid, niet beïnvloed door magnetische velden, niet beperkt tot geleidende materialen, vereist geen vacuümwerkomstandigheden en produceert geen röntgenstralen tijdens het lasproces, enz. Het wordt veel gebruikt op het gebied van hoogwaardige precisieproductie, vooral in de nieuwe energievoertuigen en energiebatterijen. Lasonderdelen voor stroomaccu's zijn talrijk, moeilijk en vereisen hoge precisie. Fabrikanten van powerbatterijen stellen ook hoge eisen aan de automatisering, veiligheid, precisie en verwerkingsefficiëntie van batterijproductieapparatuur. De unieke voordelen van laserlastechnologie kunnen de veiligheid, betrouwbaarheid en consistentie van batterijen aanzienlijk verbeteren, de kosten verlagen en de levensduur verlengen, waardoor het de optimale keuze is voor fabrikanten van krachtige batterijen.
De belangrijkste kernelementen die de kwaliteit van laserlassen bepalen, zijn de laserenergieregeling en de lasprocestechnologie. Controle van laserenergie: ①Omdat het te lassen materiaal verschillende absorptiesnelheden heeft voor verschillende golflengten van laserlicht (die kunnen variëren van 5 procent tot 50 procent), kan de keuze van de laserbron het verschil maken. Om een uniforme en stabiele laslaserstraal aan het gelaste onderdeel te leveren, moet het laseruitgangsvermogen consistent of nauwkeurig worden geregeld. Een te laag vermogen leidt tot onvoldoende lassmelt en tast de laskwaliteit aan, een te hoog vermogen of op- en neergaande schommelingen leiden tot spatten, porositeit en andere ongewenste effecten. Daarom wordt de besturing van de laserbron een van de meest kritische technologieën voor laserlassen.
②Het laserlaseffect is complex, gerelateerd aan tientallen factoren zoals lasergolflengte, vermogensdichtheid, lastijd, laskophoek, brandpuntsafstand, laserabsorptiesnelheid en netheid van de las, dikte en thermische geleidbaarheid van de las, type en stroom van beschermgas. Daarom is laserlastechnologie ook een van de belangrijkste factoren die de kwaliteit van het lassen beïnvloeden, waardoor technici van het laserlasproces continu de samenvatting moeten onderzoeken, alleen een lange periode van experimentele accumulatie kan goede lasresultaten opleveren.
Volgens het werkingsprincipe kan lassen worden onderverdeeld in vijf soorten, afhankelijk van de vereisten van de toepassing worden verschillende lasmethoden geselecteerd om de beste resultaten te bereiken. Afhankelijk van het werkingsprincipe kan laserlassen worden onderverdeeld in vijf categorieën: warmtegeleidingslassen, diepfusielassen, composietlassen, lasersolderen en lasergeleidingslassen. Afhankelijk van de klant en de verwerkingstoepassing wordt de juiste lasmethode gekozen om de best mogelijke lasresultaten te behalen.
2.2 Toepassingsstatus: kernproductie, PACK-lassen met een waarde van ongeveer 10-30 miljoen/GWh
Laserlassen wordt gebruikt bij de productie van stroomcellen in het celproductieproces en in het batterij PACK-proces. Bij de productie van energiecellen zijn de belangrijkste segmenten die laserlassen gebruiken: ①Midden-proces: lassen van nokken (inclusief voorlassen), puntlassen van poolstrips, voorlassen van kernen in de schaal, afdichtlassen van de bovenkant deksel van de buitenschaal, afdichtlassen van de vloeistofinjectiepoort, enz. ②Nabehandeling: inclusief het lassen van het verbindingsstuk in de batterij PACK-module en het lassen van de explosieveilige klep op het deksel achter de module, enz. Het pre-laswaardevolume is ongeveer 10-30 miljoen Yuan/GWh. Laserlasapparatuur in de power batterij fabrikanten om te investeren in ongeveer 5-15 procent, volgens de power batterij enkele GWh apparatuur investering van ongeveer 200 miljoen yuan, de huidige power batterij laser lasapparatuur enkele GWh investering in 10 miljoen yuan tot 30 miljoen yuan.
2.3 Vraag: Halfgeleiderfabrieken breiden kapitaaluitgaven uit te midden van een wereldwijd "kerntekort", de hausse aan apparatuur blijft stijgen
4680 Grote cilinders stellen hogere eisen aan laserprocessen en de lasvolumes zullen naar verwachting toenemen in vergelijking met vierkante cellen en kleine cilinders. De 4680-cel vereist een veeleisender laserproces en de ongecontroleerde vorm van de nokken is een moeilijk proces. De 4680-batterij maakt gebruik van een volledig lug-proces, waarbij de vorm van de traditionele batterij wordt verbroken met een positieve en een negatieve lug, die gevoelig is voor kortsluiting, en is vervaardigd met twee gesloten secties, wat een groot obstakel is voor de penetratie van elektrolyt, en de meerdere lugs zijn moeilijk netjes op te vouwen en vereisen een hoger laserproces. 4680 Het laserlassen van grote cilindrische cellen is toegenomen in termen van lasproces en vereiste lasapparatuur in vergelijking met respectievelijk vierkante cellen en kleine cilindrische cellen. Vergeleken met vierkante cellen wordt het laserlasproces voor de volledige lug van een grote cilinder verhoogd van 5 naar 7 passages. In termen van kleine cilindrische cellen heeft de enkele GWh-lijn 5 extra lasmachines in vergelijking met de 18650- en 21700-cellijnen. In combinatie met het bovenstaande denken wij dat de vraag naar laserlassen van 4680 grote cilinders naar verwachting zal groeien in vergelijking met vierkante cellen en kleine cilinders.
Andere lasverbindingstechnologie: om het probleem van ongelijksoortig metaallassen op te lossen, zoals de batterij PACK in het busbar-lassen, zal naar verwachting worden vervangen door laserlassen, we zijn van mening dat, naarmate het laserlasproces blijft stijgen, laserlaspenetratie wordt verwacht stijgen. Een voorbeeld is het heterogeen metaalsolderen van busbars in Al/Cu in back-end modules/PACK's met vierkante cellen. ①De geringe lichtabsorptie van Al en Cu en de neiging om zeer brosse metaalverbindingen te produceren, zijn Al/Cu-problemen: laserlassen van verschillende Al/Cu-metalen heeft verschillende uitdagende beperkingen vanwege de zeer verschillende fysieke materiaaleigenschappen van Al en Cu. Een van de grootste uitdagingen is de lage absorptie van Al bij de lasergolflengte van 1 um en een nog lagere absorptie van Cu; een andere zijn de metallurgische eigenschappen van de Al-Cu-legering, dwz de zeer brosse metaalverbinding kan leiden tot scheurvorming. Er kunnen intermetallische fasen met een Cu-gehalte van 50-80 procent ontstaan.
Busbar-lassen is nog steeds geen oplossing voor het probleem van brosse verbindingen, maar laserlassen is de waarschijnlijke richting. Vanwege de gemakkelijke vorming van brosse verbindingen tussen koper en aluminium na laserlassen, die niet kunnen voldoen aan de gebruikseisen, meestal met behulp van ultrasoon lassen buiten, worden koper en koper, aluminium en aluminium over het algemeen gebruikt voor laserlassen. Tegelijkertijd vereisen de hoge warmteoverdrachtssnelheid van zowel koper als aluminium, de hoge reflectiviteit van de laser en de relatief grote dikte van het verbindingsstuk een laser met hoog vermogen om de las te bereiken. Door negen verschillende parameters en aanpassingsmethoden, waarvan er zeven verschillende voordelen hebben, zijn we van mening dat, met de voortdurende vooruitgang van het laserproces in de toekomst, de problemen van Al/Cu-laserlassen van rails naar verwachting zullen worden opgelost, en laserlassen is de meest waarschijnlijke richting.
