Лазерная сварка：5 ключевых моментов при лазерной сварке аккумуляторов электромобилей 

В области производства аккумуляторов для электромобилей (ЭМ) лазерная сварка является основополагающей технологией, которая обеспечивает высокую точность, надежность и эффективность при соединении аккумуляторных ячеек и шин. Лазерная сварка позволяет производить элементы и компоненты аккумулятора постоянного качества и позволяет создавать более сложные и высокопроизводительные конструкции аккумуляторов для ЭМ. Однако, чтобы в полной мере использовать неоспоримые преимущества лазерной сварки, есть несколько ключевых факторов, которые необходимо учитывать до начала производства аккумуляторов, от инструментов до контроля качества (QA).

Выберите метод зажима

Существует два основных подхода к проектированию инструмента для прижима шин или коллекторных пластин к клеммам ячеек: паяльная маска или зажим одной ячейки. Выбор этих двух методов зажима оказывает большое влияние на эффективность производства и адаптивность.

Паяльная маска обеспечивает скорость и эффективность за счет одновременного зажима шины к нескольким ячейкам, но недостатком является то, что допуски размеров должны быть более жесткими, чтобы обеспечить адекватный контакт шины с ячейкой на большой площади. Напротив, зажим одной ячейки может учитывать большие вариации в расположении или геометрии ячеек, упрощая производство и снижая затраты. Однако эта гибкость достигается за счет скорости. Лазерная сварка может обеспечить высокую скорость сварки шин с ячейками, иногда превышающую дюжину ячеек в секунду, но более медленные методы зажима ограничивают скорость сварки.

Обеспечьте точное позиционирование устройства

Лазерная сварка — исключительно точный процесс, и позиционирование элементов аккумулятора должно быть последовательным и точным, чтобы обеспечить равномерные сварные швы. Изменения в расположении элементов в аккумуляторном блоке могут привести к неровным сварным швам или недостаточному проникновению сварки, что ставит под угрозу структурную целостность. Более плотные конструкции держателей элементов обычно уменьшают отклонения в положении элементов, но могут представлять риск чрезмерного сжатия и повреждения элементов во время установки. Оптимизация конструкции аккумуляторного блока и минимизация зазоров с помощью направляющих для выравнивания улучшают доступность и качество сварки.

Проектирование шинопроводов — это не только производительность

Проектирование эффективной шины или токосъемника — это больше, чем просто оптимизация электрических характеристик. Толщина определяет жесткость и гибкость, а такие факторы, как толщина, влияют как на инструмент, так и на оптимальные параметры лазера. Более толстые шины, обычно используемые в призматических ячейках, эффективно проводят ток, но их трудно согнуть для контакта с клеммами батареи. Кроме того, более толстые материалы увеличивают время проникновения лазера.

Материал шин является особым фактором при проектировании шин аккумуляторов электромобилей. Медь долгое время была предпочтительным материалом для шин и других функций аккумуляторов электромобилей из-за ее хорошей электропроводности. Однако алюминий набирает популярность как альтернатива медным шинам из-за своих хороших электрических свойств, а также снижения веса аккумуляторной батареи. Алюминиевые шины, как правило, вдвое легче медных шин.

К счастью, лазеры, разработанные специально для сварки аккумуляторов электромобилей, могут поддерживать высокую скорость сварки и превосходное качество сварки для широкого спектра конструкций и материалов шин. Лазеры для сварки аккумуляторов обычно обеспечивают высокосфокусированный луч с высоким качеством луча, что позволяет быстро выполнять сварку без большой зоны термического воздействия.

Планирование требований по утилизации аккумуляторов

Поскольку производители аккумуляторов электромобилей ежегодно выполняют миллионы, если не миллиарды, сварок шин с ячейками, эффективная автоматизация имеет решающее значение. Существует множество факторов, определяющих конструкцию аккумулятора, но расположение клемм в цилиндрическом элементе является хорошим примером.

Цилиндрические элементы могут быть спроектированы с положительными и отрицательными клеммами наверху или с положительным выводом наверху и отрицательным выводом внизу. Выбор этих двух конструкций определяет скорость и сложность производства. Традиционная конструкция сверху/снизу упрощает конструкцию сборной шины, но требует дополнительного этапа обработки ячейки, чтобы перевернуть сборку для второго сварного шва. С появлением элемента 4680 конструкция сверху/сверху стала более распространенной, что позволяет сократить производственные циклы и уменьшить обработку ячейки, но требует точного размещения сварного шва в пределах жестких допусков, а также более сложных конструкций сборных шин.

Независимо от конструкции батареи или требований к сварке батареи, лазерная сварка очень подходит для автоматизации. Эффективная система лазерной сварки аккумуляторов электромобилей может соответствовать требованиям различных этапов производства от НИОКР до массового производства, а также может соответствовать требованиям к обработке форм и батарей.

Внедрите надежный процесс обеспечения качества

Лазерная сварка — это высокостабильный и повторяемый процесс, когда входящие элементы имеют стабильное качество поверхности и допуски. Однако, если есть неожиданные изменения в размерных или позиционных характеристиках, могут возникнуть сбои сварки. Неправильные сварные швы могут привести к дорогостоящей доработке или браку, а в худшем случае — к катастрофическому отказу конечного продукта. Поэтому необходимо точно и эффективно измерять и тестировать каждый сварной шов шины с клеммой.

Разрушающий контроль дает точные результаты, но является дорогостоящим и не измеряет каждый сварной шов. Такие методы, как фотодиоды, измеряют каждый сварной шов по мере его выполнения, но обеспечивают только косвенные измерения с неоптимальными результатами. Производители аккумуляторов для электромобилей все чаще обращаются к измерению сварных швов в реальном времени. Измерение сварных швов в реальном времени измеряет критические факторы, такие как глубина сварного шва, непосредственно во время процесса сварки, предоставляя высокоточные данные, сопоставимые с разрушающим контролем. Кроме того, отслеживание тенденций данных измерений сварных швов может обнаружить дрейф процесса, помогая производителям аккумуляторов предотвратить неприемлемые сварные швы в будущем.