Con el aumento de las ventas de vehículos de nueva energía, la capacidad instalada de baterías eléctricas también está creciendo rápidamente. Los datos muestran que en 2021 las ventas de vehículos de nueva energía de China de 3.521 millones de unidades, un aumento del 157,5 por ciento; La capacidad instalada de la batería de energía alcanzó los 154,5 GWh, un aumento del 142,8 por ciento. Las empresas de fabricación de baterías tienen que ampliar la capacidad de producción, el académico Ouyang Minggao en los 100 expertos en vehículos eléctricos dijo que para 2025 la capacidad de producción de baterías de energía de China alcanzará los 3,000 GWh. En el proceso de fabricación de baterías de energía, el bajo costo, la alta calidad y la alta eficiencia son la búsqueda de los tres objetivos principales de las empresas de fabricación, por lo tanto, lograr los tres objetivos del proceso técnico y el equipo inteligente es muy favorecido por los fabricantes de baterías.
La batería de energía también es un sistema complejo, desde la celda, el módulo de la batería, el paquete de baterías, a través de un proceso de fabricación y finalmente ensamblado en un sistema completo de batería de energía. Entre ellos, la conexión de material a material, de módulo a módulo y de la estructura del paquete de baterías implica un proceso de soldadura altamente exigente: la soldadura por láser.
El método de soldadura del proceso de fabricación de la batería y el proceso de elección razonable afectarán directamente el costo de la batería, la calidad, la seguridad y la consistencia de la batería. El siguiente paso es organizar el contenido de la batería de potencia de soldadura.
Aplicaciones comunes de soldadura con batería de potencia
Las baterías de potencia se dividen en baterías cuadradas, cilíndricas y blandas. Hoy en día, en la producción de baterías de energía, el uso de enlaces de soldadura láser incluye principalmente
Proceso intermedio: soldadura de terminales de polos (incluida la presoldadura), soldadura por puntos de bandas de polos, presoldadura del núcleo en la carcasa, soldadura de sellado de la cubierta superior de la carcasa, soldadura de sellado del puerto de inyección de líquido, etc. en;
Proceso de canal posterior: incluida la soldadura de las lengüetas de conexión cuando el módulo PACK de batería y la soldadura de la válvula a prueba de explosiones en la placa de cubierta después del módulo.
Soldadura de carcasa de batería y placa de cubierta
La carcasa y la cubierta de la batería de potencia desempeñan las funciones de encapsular el electrolito y los materiales de los electrodos de apoyo, proporcionando un entorno estable y cerrado para el almacenamiento y la liberación de energía eléctrica, y su calidad de soldadura determina directamente el sellado y la fuerza de presión de la batería, lo que afecta la vida útil y el rendimiento de seguridad de la batería. La carcasa de la batería está hecha principalmente de aleación de aluminio Al3003, cuyo espesor generalmente está entre 0,6 y 0,8 mm, y generalmente está soldada con láser de pulsos de baja potencia. La conexión entre la caja y la tapa se muestra en la figura. Los principales problemas de calidad de la soldadura por láser en esta ubicación son las imperfecciones, la porosidad y la flexión, que reducirán el rendimiento de sellado de la batería.
Soldadura de terminales positivos y negativos de baterías
El polo de la batería es la pieza de contacto positiva y negativa de la batería, en términos generales, el electrodo positivo usa aluminio, el electrodo negativo usa cobre, su función es permitir que el polo de la batería atraviese la soldadura de la pieza de conexión, la formación de circuito en serie y paralelo, formando una batería módulo.
Soldadura de sello de válvula a prueba de explosiones de batería
La válvula a prueba de explosiones es un cuerpo de válvula de paredes delgadas en la placa de sellado de la batería, cuando la presión interna de la batería excede el valor especificado, el cuerpo de la válvula a prueba de explosiones toma la delantera en la ruptura y ventilación, liberando la presión y evitando la batería de estallar. La estructura de la válvula a prueba de explosiones es ingeniosa, principalmente con soldadura láser firmemente en una determinada forma de las dos láminas de metal de aluminio. Cuando la presión dentro de la batería aumenta a un valor determinado, la pieza de aluminio se rompe desde la posición de la ranura diseñada, lo que evita que la batería se expanda más y provoque una explosión. Por lo tanto, este proceso en los requisitos del proceso de soldadura por láser es extremadamente estricto, los requisitos del sellado de la soldadura, el control estricto de la entrada de calor para garantizar que el valor de la presión destructiva de la soldadura se estabilice dentro de un cierto rango (generalmente en el rango de 0 .4 ~ 0.7MPa), demasiado grande o demasiado pequeño tendrá un gran impacto en la seguridad de la batería.
Soldadura de adaptador de batería
La pieza adaptadora y la conexión flexible son los componentes clave que conectan la cubierta de la batería con la celda de la batería. Debe tener en cuenta los requisitos de sobrecorriente, fuerza y baja salpicadura de la batería al mismo tiempo, por lo que en el proceso de soldadura con la placa de cubierta debe tener suficiente ancho de soldadura y debe asegurarse de que no caigan partículas sobre el eléctrico. celular para evitar un corto circuito de la batería. En cuanto al material del electrodo negativo, el cobre pertenece a la baja tasa de absorción del material de alta reflexión, que requiere una mayor densidad de energía para soldar, el último láser compuesto de luz azul de Lianyin láser puede resolver los problemas del proceso tradicional, como la alta reflexión y las salpicaduras.
Soldadura de polos de batería
Los polos de la tapa de la batería se dividen en conexiones internas y externas. La conexión interna de la batería es la soldadura entre los terminales polares de la celda de la batería y el poste polar de la placa de cubierta; la conexión externa de la batería es la soldadura del poste polar de la batería a través de la pieza de conexión para formar un circuito en serie y paralelo para formar un módulo de batería.
El principal problema de la soldadura láser de los polos de las baterías es también el defecto del orificio de soplado, cuya causa es similar a la de las válvulas antideflagrantes. La soldadura del poste es esencialmente la superficie de contacto entre el adaptador de aluminio y el poste, y el orificio en el bloque de aluminio tiene solo unos 6 mm de diámetro, lo que facilita que las impurezas como el aceite de estampado y los agentes de limpieza permanezcan en el área. . La alta densidad de energía del láser provoca un aumento de temperatura en la soldadura, lo que conduce a la rápida vaporización de las impurezas que quedan en el polo, lo que hace que las burbujas escapen y dejen el baño fundido superando la tensión superficial del baño fundido, lo que resulta en un defecto de agujero soplado. Durante este proceso, el rápido cambio en la potencia del láser pulsado aumenta aún más la tendencia a formar orificios nasales. Por lo tanto, además de la limpieza intensiva previa a la soldadura, también se pueden reducir los orificios de ventilación optimizando la variación de potencia del láser.
Módulo de batería de potencia y soldadura PACK
El módulo de batería puede entenderse como una combinación de celdas de iones de litio conectadas en serie y en paralelo, con un único dispositivo de control y gestión de batería. El diseño estructural del módulo de la batería a menudo determina el rendimiento y la seguridad de un paquete de baterías. Su estructura debe soportar, fijar y proteger la celda eléctrica. Al mismo tiempo, cómo cumplir con los requisitos de sobrecorriente, uniformidad actual, cómo cumplir con el control de temperatura de la celda de la batería y si se puede cortar una anomalía grave, para evitar la reacción en cadena, etc., será el estándar. para juzgar los méritos del módulo de batería.
Al mismo tiempo, debido a que la transferencia de calor del cobre y el aluminio es muy rápida y tiene una reflectividad muy alta para el láser, el grosor de la pieza de conexión es relativamente grande, por lo que es necesario utilizar un láser de mayor potencia para poder lograr el soldadura.
Conclusión
En la actualidad, los principales problemas de la soldadura láser en baterías de potencia son la porosidad, grietas, mal moldeado, sopladuras y otros defectos de soldadura. Estos defectos conducen a una reducción de la resistencia, el sellado y la conductividad del paquete de baterías, lo que genera una serie de problemas de seguridad, como la explosión de la batería, la fuga de líquido y la generación de calor. En respuesta a estos problemas, una gran cantidad de estudios se centran en la optimización del proceso, ajustando la potencia de soldadura láser, el ancho de pulso, la velocidad de soldadura, la cantidad de desenfoque y otros parámetros que pueden reducir los defectos de manera efectiva.
No es difícil ver que el proceso de soldadura de la batería de potencia es un trabajo delicado, cualquier pequeño problema afectará el rendimiento y la seguridad de la posterior batería de potencia terminada. Por lo tanto, los materiales de alta calidad y los equipos de soldadura láser de alta calidad son la base para garantizar el éxito del proceso de soldadura. La tecnología inteligente representada por la planificación de la ruta de soldadura por láser, la identificación de soldaduras, la identificación de defectos, el control de calidad, etc., también es uno de los puntos calientes para futuras investigaciones. Traducido con www.DeepL.com/Translator (versión gratuita)
