Desde la fabricación de celdas de batería de almacenamiento de energía hasta el paquete de batería en grupos, la soldadura es un proceso de fabricación muy importante, la conductividad, la fuerza, la hermeticidad, la fatiga del metal y la resistencia a la corrosión de la batería de litio son criterios típicos de evaluación de la calidad de la soldadura de la batería. La elección del método de soldadura y el proceso de soldadura afectará directamente el costo de la batería, la calidad, la seguridad y la consistencia de la batería.
Entre muchos métodos de soldadura, la soldadura láser se destaca con las siguientes ventajas: en primer lugar, la soldadura láser tiene una alta densidad de energía, una pequeña deformación de soldadura y una pequeña zona afectada por el calor, lo que puede mejorar efectivamente la precisión de las piezas, y la costura de soldadura es suave. libre de impurezas, uniforme y denso, sin trabajos de molienda adicionales;
En segundo lugar, la soldadura láser se puede controlar con precisión, un punto de enfoque pequeño, posicionamiento de alta precisión, con el brazo robótico es fácil de realizar la automatización, mejorar la eficiencia de la soldadura, reducir las horas de mano de obra, reducir los costos; Además, la soldadura láser de placas delgadas o alambres de diámetro fino no será tan fácil como la soldadura por arco debido al problema de fusión posterior.
Los métodos de soldadura de baterías de almacenamiento de energía incluyen principalmente soldadura por ola, soldadura ultrasónica, soldadura láser, soldadura láser de metales diferentes, de los cuales la soldadura láser es actualmente el método de soldadura más convencional.
Batería de almacenamiento de energía
Métodos de soldadura de baterías de almacenamiento de energía:
- Soldadura por ola: esencialmente una combinación de soldadura ultrasónica y soldadura láser;
- Soldadura ultrasónica: los beneficios de este programa son soldaduras simples, pero necesitan ocupar más espacio, el volumen del módulo en la eficiencia del grupo será menor;
- Soldadura por láser: este programa es actualmente el más utilizado, pero la estructura es ligeramente diferente;
- Soldadura láser de metales diferentes: este método de soldadura en un grupo también es muy eficiente y de alta velocidad de producción.
¿Qué es la soldadura láser?
La soldadura láser es a través del sistema óptico, el uso de alta densidad de energía del rayo láser como fuente de calor, el rayo láser se enfocará en un área muy pequeña, en un período de tiempo muy corto para que el lugar soldado forme un área de fuente de calor de energía altamente concentrada, de modo que el material soldado se derrita y la formación de una soldadura sólida o costura de soldadura.
La soldadura láser es un nuevo tipo de método de soldadura, actualmente en la etapa de desarrollo de alta velocidad. Cuando se usa soldadura láser, la zona afectada por el calor de la pieza de trabajo es pequeña; la junta de soldadura es pequeña y la precisión del tamaño de la soldadura es alta; el método de soldadura es soldadura sin contacto, no se necesita fuerza externa, la deformación del producto es pequeña, la calidad de la soldadura es alta, la eficiencia es alta y es fácil realizar la producción automatizada.
Equipos de soldadura láser para batería de almacenamiento de energía
La estructura de las baterías generalmente contiene una variedad de materiales como acero, aluminio, cobre, níquel, etc. Estos metales pueden convertirse en electrodos, alambres o carcasas, por lo tanto, ya sea un material o una variedad de materiales entre la soldadura , el proceso de soldadura presenta altos requisitos.
La ventaja del proceso de soldadura por láser radica en la amplia gama de materiales que se pueden soldar y la capacidad de soldar entre diferentes materiales.
Tipos de soldadura láser
Los tipos de soldadura por láser incluyen la soldadura por conducción de calor por láser y la soldadura por fusión profunda por láser. La principal diferencia entre la soldadura por conducción de calor y la soldadura por fusión profunda es la densidad de potencia aplicada a la superficie del metal por unidad de tiempo, que tiene diferentes umbrales para diferentes metales.
Tres láseres principales comúnmente utilizados para la soldadura láser de baterías de almacenamiento de energía
La batería de almacenamiento de energía es un todo compuesto por equipo de almacenamiento de batería (de un solo componente → módulo de paquete de batería → gabinete de batería → unidad de almacenamiento de batería → equipo de almacenamiento de batería), PCS y enlaces de filtrado.
Campo de soldadura láser de batería de almacenamiento de energía, el uso actual de la mayoría de los láseres de pulso, láser continuo, láser casi continuo.
Láser pulsado: láser YAG, láser MOPA;
Láser continuo: láser semiconductor continuo, láser de fibra continua;
Láseres cuasi continuos: serie láser QCW.
Para estos láseres, se pueden entender de esta manera: usando un martillo para romper la clavija una por una, que se pulsa; presionando la clavija directamente con la mano, lo cual es continuo; al perforar un agujero, la broca perfora continuamente durante 10 segundos, descansa durante un segundo y luego perfora continuamente durante 10 segundos nuevamente, descansa durante otro segundo, lo que se denomina casi continuo.
El láser pulsado se refiere al láser cuyo ancho de pulso de láser único es inferior a 0.25 segundos y funciona solo una vez cada cierto intervalo de tiempo, que tiene una gran potencia de salida y es adecuado para marcado, corte, rango, etc. en.
Láser pulsado Crylas-1064nm
Los láseres pulsados comunes incluyen láseres de granate de itrio y aluminio (YAG), láseres de rubí y láseres de vidrio de neodimio entre los láseres de estado sólido, así como láseres de moléculas de nitrógeno y láseres excímeros. Los láseres pulsados se basan en el principio del láser YAG, con alta energía de un solo pulso y alto consumo de energía, lo que requiere el reemplazo regular de consumibles como las lámparas de xenón, que deben estar equipadas con un enfriador.
Láser pulsado de 1550nm
Este tipo de láser es un láser muy maduro, el costo de una sola máquina es relativamente bajo, también es actualmente el más utilizado en la soldadura de metales con láser, porque según el principio del láser YAG, la industria en general está limitada por la técnica. Las condiciones de las limitaciones de la potencia del láser no pueden ser muy grandes, el general convencional dentro de 500 W, el más alto del país en el 1, 000 W, la eficiencia de conversión electro-óptica no es alta (alrededor del 13 por ciento) . La eficiencia de conversión electro-óptica no es alta (alrededor del 13 por ciento).
láser pulsado
El láser continuo es un láser que produce luz de forma continua, es decir, tiene un estado de trabajo estable, es decir, un estado estacionario. El número de partículas en cada nivel de energía y el campo de radiación en la cavidad en un láser continuo tienen una distribución estable.
Su trabajo se caracteriza por la excitación del material de trabajo y la salida del láser correspondiente, que puede llevarse a cabo de manera continua durante un largo período de tiempo. Pertenecen a esta categoría los láseres de estado sólido excitados por una fuente de luz continua y los láseres de gas y semiconductores operados por excitación eléctrica continua.
Láseres continuos
Dado que el sobrecalentamiento del dispositivo suele ser inevitable durante el funcionamiento continuo, la mayoría de ellos requieren medidas de refrigeración adecuadas.
Los láseres continuos se basan en el principio del láser de fibra YLP, porque pueden emitir luz continuamente a una potencia constante (cuando el láser emite luz lo suficientemente rápido y en cantidad suficiente, está conectado a una línea), la energía del láser de salida es constante, la la estabilidad del láser es muy buena, el patrón de puntos también es muy bueno y la eficiencia de la conversión electro-óptica también es muy alta (alrededor del 30 por ciento).
Láseres continuos
Los láseres cuasi continuos (QCW), también llamados láseres de pulso largo, producen pulsos del orden de ms con un ciclo de trabajo del 10 por ciento. Esto le da a la luz pulsada una potencia pico más de diez veces mayor que la luz continua, lo cual es muy favorable para aplicaciones como la perforación. Dependiendo del ancho del pulso, la frecuencia de repetición se puede modular hasta 500 Hz. Los láseres QCW se pueden operar tanto en modo continuo como pulsado de alta potencia máxima.
Láseres cuasi continuos
A diferencia de los láseres continuos (CW) convencionales, en los que la potencia máxima y media son siempre las mismas en los modos CW y CW/modulado, los láseres QCW ofrecen hasta 10 veces más potencia máxima que la potencia media en modo pulsado.
Esto permite, por lo tanto, la generación de pulsos de microsegundos y milisegundos con altas energías en frecuencias de repetición desde decenas de hercios hasta miles de hercios, y se pueden realizar potencias promedio y pico de varios kilovatios.
Láser cuasi continuo
Equipo de soldadura láser en las ventajas de soldadura de baterías de almacenamiento de energía:
- El proceso de soldadura es soldadura sin contacto, el proceso de soldadura en la tensión interna de la barra de soldadura se reduce al mínimo;
- El proceso de soldadura no produce otros derrames y otras sustancias liberadas, evitando la contaminación secundaria;
- Soldadura de alta resistencia y hermeticidad, puede satisfacer las necesidades funcionales;
- La soldadura láser puede cumplir con la soldadura entre diferentes sustancias, también puede realizar el material de la membrana, también puede realizar la tecnología de conexión entre sustancias heterogéneas;
- La soldadura láser es conveniente para la integración de la automatización, también se puede hacer de acuerdo con las necesidades de capacidad para sincronizar el programa del proceso de soldadura láser, alta eficiencia, la tensión interna de soldadura es pequeña;
- La soldadura láser implica una estructura simple y conveniente, lo que reduce el factor de dificultad de la estructura del molde;
- El proceso de soldadura puede lograr un monitoreo digital inteligente, para satisfacer las necesidades de visualización de datos del proceso de soldadura;
- El tipo de soluciones de proceso de soldadura se puede integrar de manera efectiva con líneas de producción automatizadas, para satisfacer las necesidades del programa de producción en masa, para lograr una producción eficiente, bajo consumo y otras características.
La tecnología clave de soldadura láser en la línea de producción de PACK de baterías de litio
Línea de producción de automatización de módulo de batería de máquina de soldadura láser de batería de litio, que generalmente incluye carga de núcleo, escaneo, prueba, limpieza, clasificación, apilamiento de módulo, detección de apilamiento y soldadura de módulo, detección de soldadura, descarga de módulo y otros procesos, el sistema de transferencia de material, sistema adaptativo, El sistema de posicionamiento de visión, la gestión de ejecución de fabricación MES, etc., es la tecnología clave en toda la línea de producción, pero también es una forma de producción importante para adaptarse al soporte técnico de lotes pequeños y especies múltiples.
Sistema de transferencia de materiales
Desde la carga del núcleo hasta la descarga del módulo final, toda la transferencia de material se completa a través del sistema de transferencia de material. El sistema de transferencia de material también puede expandir de manera flexible las estaciones de trabajo según las necesidades de ajuste del proceso, y la transferencia entre diferentes estaciones de trabajo no requiere operación humana. La placa de posicionamiento del módulo viene con un mecanismo de ajuste del tamaño del producto, que se puede adaptar a la sujeción de módulos de diferentes tamaños, y es muy adecuado para las necesidades de producción de múltiples especies y lotes pequeños.
Sistema adaptativo
En el proceso de producción de módulos de batería, los tipos de celdas más comunes son las de paquete blando, cuadradas y cilíndricas. Después de apilar diferentes tamaños de celdas en diferentes tamaños de módulos, cada proceso debe adaptarse con un sistema adaptativo para garantizar el enlace de toda la línea, especialmente en el proceso de soldadura, que solo se puede adaptar a diferentes tamaños de módulos para completar el proceso del PACK del módulo.
El sistema adaptativo adopta un enlace de combinación multieje para implementar el posicionamiento posicional en el área de procesamiento del producto y completa el trabajo de soldadura y lo transmite al siguiente proceso sin ninguna limitación de materiales entrantes.
Sistema de Posicionamiento Visual
La limpieza de la superficie de soldadura de la celda de la batería, el marcado del módulo, la soldadura de piezas convergentes generalmente se completa mediante el procesamiento con láser, el ensamblaje del módulo de la batería, a menudo con grandes tolerancias dimensionales, es difícil cumplir con los requisitos del procesamiento con láser en el tamaño de la posición del espacio, lo que resulta en un rápida disminución de la calidad del procesamiento.
La introducción del sistema de posicionamiento de visión puede satisfacer la demanda de posicionamiento preciso, la precisión puede alcanzar ±0.05 mm, a través de la visión de la adquisición de datos fotográficos, y retroalimentar la desviación del material entrante al sistema de control, de modo que para realizar la posición de procesamiento de posicionamiento de alta precisión.
Sistema de gestión de ejecución de fabricación MES
MES Manufacturing Execution Management System tiene una plataforma de desarrollo abierta, que puede completar la implementación y el desarrollo del proyecto MES de acuerdo con las necesidades del usuario de una manera rápida y ágil basada en la plataforma subyacente del sistema, y la mano de obra solo necesita guiar el Trabaje de acuerdo con las instrucciones de parámetros del MES y mejore la información de configuración de producción existente después de estadísticas y análisis integrales en forma de tablas y gráficos.
Desde la carga del núcleo hasta la descarga del módulo final, los parámetros, los datos y otra información entrante de cada proceso se pueden consultar rápidamente y analizar oportunamente a través del sistema MES, lo que realmente hace que el proceso sea controlable y eficiente.
El paquete de datos de proceso en el proceso de soldadura por láser está directamente integrado en el sistema MES para facilitar a los usuarios llamar y cambiar, todo el conjunto del sistema MES puede convertir directamente la línea de producción en un taller de producción casi no tripulado, y los trabajadores manuales solo necesitan reponer los materiales en la periferia, lo que mejora la seguridad.
Con la interfaz de comunicación industrial reservada, los usuarios no solo pueden realizar el monitoreo y la gestión remotos, sino también acoplarse de manera efectiva con el ERP empresarial, logrando realmente una fábrica inteligente e informativa.
