Antes de la llegada de la tecnología láser, la industria de las baterías utilizaba maquinaria tradicional para el procesamiento. En comparación con el procesamiento mecánico tradicional, el procesamiento láser tiene muchas ventajas y los fabricantes de baterías de iones de litio lo reconocen gradualmente. Se puede utilizar para cortar láminas metálicas, cortar láminas metálicas y películas aislantes. También se puede utilizar para soldar lengüetas, carcasas de núcleos de baterías, clavos de sellado, conexiones blandas, a prueba de explosiones, válvulas y módulos de baterías.
Desde su introducción en 1990, las baterías de litio han sido las preferidas por la industria digital 3C, las herramientas eléctricas y otras industrias debido a su alta densidad energética, alto voltaje, protección ambiental, larga vida útil y carga rápida. Su contribución a la industria automotriz de nueva energía es particularmente prominente. En los últimos años, han surgido vehículos de nueva energía. En comparación con los vehículos de combustible tradicionales, los vehículos de nueva energía utilizan baterías de litio como fuente de energía. Como la industria de baterías de iones de litio que proporciona la fuente de energía para vehículos de nueva energía, el potencial de mercado es enorme.
Batería de iones de litio (batería de iones de litio)
La batería de iones de litio, también conocida como batería de iones de litio, es un tipo de batería secundaria (batería recargable) que se basa principalmente en el movimiento de iones de litio entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para funcionar. Como nuevo tipo de energía limpia, las baterías de litio no solo pueden alimentar vehículos de nueva energía, sino también diversos productos como trenes eléctricos, bicicletas eléctricas y carros de golf.
Este artículo le informará sobre la tecnología láser en la fabricación de baterías de energía y le explicará por qué la fabricación de baterías de iones de litio utiliza sistemas de corte por láser y sistemas de soldadura por láser.
Sistema de corte por láser
La producción de baterías de iones de litio está estrechamente vinculada a un solo paso del proceso. En términos generales, la producción de baterías de litio incluye tres partes: fabricación de la pieza polar, fabricación de las celdas de la batería y ensamblaje de la batería. En estos tres procesos principales, el corte por láser es uno de los procesos clave.
El proceso de procesamiento de baterías de iones de litio requiere una alta precisión, capacidad de control y calidad de la máquina de corte. En el proceso de uso, la troqueladora inevitablemente se desgastará y luego dejará caer polvo y producirá rebabas, lo que puede causar problemas peligrosos como sobrecalentamiento de la batería, cortocircuito y explosión. Para evitar peligros, es más adecuado utilizar una máquina de corte láser.
En comparación con las máquinas de corte mecánico tradicionales, el sistema de corte por láser tiene las ventajas de no tener desgaste de herramientas, formas de corte flexibles, control de calidad de los bordes, mayor precisión y menores costos operativos, lo que favorece la reducción de los costos de fabricación, la mejora de la eficiencia de la producción y la reducción en gran medida del ciclo de troquelado de nuevos productos.
Las baterías de litio, como componentes básicos de los vehículos de nueva energía, determinan directamente el rendimiento de todo el vehículo. Con la explosión gradual del mercado de vehículos de nueva energía, las máquinas de corte por láser tendrán un gran potencial de mercado en el futuro.
Sistema de soldadura láser
Como componente principal de un vehículo de nueva energía, la calidad de la batería de potencia determina directamente el rendimiento del vehículo. El equipo de fabricación de baterías de iones de litio generalmente incluye 3 tipos de equipos de extremo delantero, equipo de extremo medio y equipo de extremo trasero. La precisión y el nivel de automatización del equipo afectarán directamente la eficiencia de producción y la consistencia del producto. Como alternativa a los métodos de soldadura tradicionales, los soldadores láser se han utilizado ampliamente en los equipos de fabricación de baterías de iones de litio.
La máquina de soldadura láser es una parte importante de la línea de producción de baterías eléctricas. El principio es un método de soldadura eficiente y preciso que utiliza un rayo láser de alta densidad de energía como fuente de calor. En comparación con la soldadura tradicional, la soldadura láser tiene muchas ventajas, incluida la penetración profunda, la velocidad rápida, la pequeña deformación, los bajos requisitos para el entorno de soldadura, la alta densidad de potencia, no se ve afectada por los campos magnéticos, no se limita a los materiales conductores y no necesita vacío. Se usa ampliamente en los campos de fabricación de precisión de alta gama, especialmente en los vehículos de nueva energía y las industrias de baterías eléctricas.
Desde la fabricación de las celdas de las baterías de iones de litio hasta el ensamblaje de los paquetes de baterías, la soldadura es un proceso de fabricación muy importante. La conductividad, la resistencia, la hermeticidad, la fatiga del metal y la resistencia a la corrosión de las baterías de litio son estándares típicos de evaluación de la calidad de la soldadura de baterías. La selección del método y el proceso de soldadura afectarán directamente el costo, la calidad, la seguridad y la consistencia de la batería. A continuación, STYLECNC Le llevará a conocer las diversas aplicaciones de los sistemas de soldadura láser en el campo de las baterías de litio.
Soldadura de válvulas a prueba de explosiones de baterías
La válvula a prueba de explosión de la batería es un cuerpo de válvula de pared delgada 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 explosión se rompe para evitar que la batería explote. La válvula de seguridad tiene una estructura ingeniosa y este proceso tiene requisitos extremadamente estrictos en el proceso de soldadura láser. Antes de la soldadura láser continua, la válvula a prueba de explosión de la batería se soldaba mediante soldadura láser pulsada y la soldadura de sellado continuo se lograba mediante la superposición y la cobertura del punto de soldadura y el punto de soldadura, pero la eficiencia de la soldadura era baja y el rendimiento del sellado era relativamente pobre. La soldadura láser continua puede lograr una soldadura de alta velocidad y alta calidad, se puede garantizar la estabilidad de la soldadura, la eficiencia de la soldadura y el rendimiento.
Soldadura de lengüetas de batería
Las lengüetas se dividen generalmente en 3 materiales. El electrodo positivo de la batería utiliza material de aluminio (Al) y el electrodo negativo utiliza material de níquel (Ni) o material de níquel revestido de cobre (Ni-Cu). En el proceso de fabricación de baterías eléctricas, uno de los pasos es soldar las lengüetas y los polos de la batería entre sí. En la producción de la batería secundaria, es necesario soldarla con otra válvula de seguridad de aluminio. La soldadura no solo debe garantizar la conexión confiable entre la lengüeta y el polo, sino que también requiere una costura de soldadura suave y hermosa.
Soldadura por puntos con tiras de electrodos de batería
Los materiales utilizados para las tiras de electrodos de batería incluyen tiras de aluminio puro, tiras de níquel, tiras compuestas de aluminio y níquel y una pequeña cantidad de tiras de cobre. La soldadura de tiras de electrodos de batería generalmente utiliza máquinas de soldadura por pulsos. Con la aparición del láser cuasi continuo QCW de IPG, también se ha utilizado ampliamente en la soldadura de tiras de electrodos de batería. Al mismo tiempo, debido a su buena calidad del haz, el punto de soldadura puede ser pequeño. Tiene ventajas únicas en el manejo de la soldadura de tiras de aluminio de alta reflectividad, tiras de cobre y tiras de polos de batería de banda estrecha (el ancho de la tira de polos es menor a 1.5mm).
La carcasa y la placa de cubierta de la batería de alimentación están selladas y soldadas
Los materiales de la carcasa de las baterías de energía son aleación de aluminio y acero inoxidable, de los cuales la aleación de aluminio es la más utilizada, generalmente aleación de aluminio 3003, y algunas utilizan aluminio puro. El acero inoxidable es el material con la mejor soldabilidad por láser. Ya sea láser pulsado o continuo, se pueden obtener soldaduras con buena apariencia y rendimiento. Usando láser continuo para soldar baterías de litio de carcasa delgada, la eficiencia se puede aumentar de 5 a 10 veces, y el efecto de apariencia y el rendimiento de sellado son mejores. Por lo tanto, existe una tendencia a reemplazar gradualmente los láseres pulsados en este campo de aplicación.
Módulo de batería de potencia y soldadura PACK
Las conexiones en serie y en paralelo entre baterías de energía generalmente se completan soldando la pieza de conexión y la batería individual. Los materiales de los electrodos positivo y negativo son diferentes. Generalmente, hay 2 tipos de materiales: cobre y aluminio. Debido a que el cobre y el aluminio se sueldan con láser, pueden formar compuestos frágiles. Para cumplir con los requisitos de la aplicación, generalmente se utiliza soldadura ultrasónica, y la soldadura láser se usa generalmente para cobre y cobre, aluminio y aluminio. Al mismo tiempo, dado que el cobre y el aluminio conducen el calor muy rápidamente, tienen una reflectividad muy alta para el láser y el espesor de la pieza de conexión es relativamente grande, es necesario utilizar un láser de mayor potencia para lograr la soldadura.
Esto demuestra que la soldadura láser ha pasado a primer plano entre muchos métodos de soldadura. 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 eficazmente la precisión de las piezas. La costura de soldadura es suave y libre de impurezas, uniforme y densa, sin trabajo de pulido adicional; en segundo lugar, la soldadura láser se puede controlar con precisión y enfocar la luz. Puntos pequeños, posicionamiento de alta precisión, fácil de lograr la automatización con brazos mecánicos, mejora la eficiencia de la soldadura, reduce las horas de trabajo y reduce los costos; además, la soldadura láser de placas delgadas o alambres de diámetro delgado no será tan susceptible al reflujo como la soldadura por arco. Y se puede soldar con una amplia gama de materiales, lo que puede realizar la soldadura entre diferentes materiales.
Tendencias
En la actualidad, el rápido desarrollo de la industria de las nuevas energías ha impulsado el crecimiento simultáneo de la industria de las baterías de iones de litio y de la industria de fabricación de equipos para baterías de iones de litio, lo que proporciona un buen terreno para la aplicación a gran escala de máquinas de corte por láser, máquinas de soldadura por láser y máquinas de grabado por láser en el mercado de las baterías de iones de litio. Es previsible que con el desarrollo continuo del mercado de las nuevas energías, la mejora gradual de los requisitos de calidad y la mejora continua de la tecnología láser, se puedan aplicar más cortadores y soldadores láser en el mercado de las baterías de iones de litio en el futuro, y más fabricantes de máquinas láser puedan beneficiarse de la industria de las baterías de iones de litio.
