Toiteakude tootmisprotsess: laserkeevitustehnoloogia selgitus

Uute energiasõidukite tööstuse kiire arengu taustal mõjutab akude kui sõiduki põhikomponendi tootmiskvaliteet otseselt sõiduki ohutust, tsükli eluiga ja energiatihedust. Toiteakusüsteemid koosnevad tavaliselt elementidest, akumoodulitest ja akupakettidest (PAK). Nende sisemine struktuur hõlmab paljusid metallmaterjalide ühendusi, sealhulgas elektroodide klapid, juhtivad ühendusdetailid, aku korpused ja kapseldusstruktuurid. Nende kriitiliste ühenduslülide hulgas on laserkeevitus oma suure energiatiheduse, kontaktivaba töötlemise ja suure automatiseerimisvõimega järk-järgult muutunud üheks oluliseks protsessiks toiteakude tootmisel. Eriti alumiiniumisulamist korpuse konstruktsioonides, nagu aku alumiiniumkorpus või prismaatilised korpused, saab laserkeevitusega saavutada ülitäpsed hermeetilised ühendused, pakkudes aku sisemuses stabiilset ja usaldusväärset kapselduskeskkonda.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Toiteakude tootmisprotsess hõlmab tavaliselt mitut etappi, nagu elementide tootmine, kesk{0}}kokkupanek ja tagumine-pakendite integreerimine. Nendel etappidel kasutatakse laserkeevitust laialdaselt sellistes võtmeprotsessides nagu lipikeevitus, elektroodide punktkeevitus, elemendi eelkeevitus, korpuse ja ülemise kaane tihendamine ning vedeliku sissepritseava tihendamine. Samal ajal tuleb allavoolumooduli ja PACK-i montaaži etapis lõpule viia ka sellised protsessid nagu ühendusdetailide keevitamine, plahvatuskindel ventiilide keevitamine ja akuklemmide keevitamine. Need struktuurid on sageli otse integreeritud konstruktsioonikomponentidesse, nagu alumiiniumsulamist prismapatareide korpused või liitiumioonaku elementide alumiiniumkestad. Seetõttu mängib keevituskvaliteet otsustavat rolli aku tihenduses, konstruktsioonitugevuses ja termilises stabiilsuses.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lahtri struktuuris on aku korpuse ja katteplaadi vaheline tihenduskeevitus üks kriitilisemaid tootmisetappe. Toiteakude korpused on tavaliselt valmistatud 3003-seeria alumiiniumisulamist, mille paksus on tavaliselt vahemikus 0,6–0,8 mm. Korpuse ja katteplaadi vahelise-kvaliteetse keevisõmbluse saab saavutada väikese-võimsusega impulsslaserkeevitusega, moodustades nii stabiilse ja suletud ruumi. Prismaelementide puhul kujutatakse seda struktuuri tavaliselt prismaatilise elemendi alumiiniumkestana või prismaatilise liitium{8}}ioonaku alumiiniumkestana. Tegelikus tootmises hõlmavad keevitusdefektid peamiselt mittetäielikku läbitungimist, poorsust ja keevisõmbluse kokkuvarisemist. Need defektid mõjutavad otseselt aku korpuse tihedust ja survekindlust, mõjutades seeläbi aku kasutusiga ja ohutust. Akuklemmide keevitamine on akude voolujuhtimise jaoks ülioluline ühendusstruktuur. Klemmid jagunevad üldiselt positiivseteks ja negatiivseteks elektroodideks, kusjuures positiivne elektrood on tavaliselt valmistatud alumiiniumist ja negatiivne elektrood vasest.

 

Mitut elementi saab ühendada järjest või paralleelselt, kasutades keevitusühendusi, et moodustada terviklik akumoodul. Klemmid on tavaliselt integreeritud akukaanega ja paigaldatud liitiumelemendiga alumiiniumkesta või liitiumaku alumiiniumkesta ülemisse konstruktsiooni. Tegeliku keevitamise korral on klemmkeevitusel kalduvus defektidele, näiteks pooridele, peamiselt keevitusala väikese läbimõõdu tõttu ja kalduvuse tõttu, et sinna võivad jääda lisandid, nagu stantsimisõli või puhastusvahendid. Suure-energiatihedusega-laserkiirguse mõjul aurustuvad need lisandid kiiresti ja moodustavad mullid, mis väljuvad ja tekitavad keevistühimeid. Seetõttu on keevituseelne-puhastus ja laseri võimsuskõvera optimeerimine eriti olulised.

 

Plahvatuskindel{0}}klappide keevitamine on toiteakude ohutusstruktuuri oluline komponent. Plahvatuskindlad-ventiilid paigaldatakse tavaliselt aku kaanele ja nende ülesanne on aku siserõhu ebanormaalselt suurenemisel aktiivselt puruneda ja rõhku vabastada, vältides sellega aku plahvatusõnnetusi. Plahvatuskindlad-klapid on tavaliselt valmistatud kahest kihist laseriga kokku keevitatud alumiiniumlehtedest, mille detonatsioonirõhk on tavaliselt vahemikus 0,4–0,7 MPa. See struktuur on sageli integreeritud uue energiaga sõidukite alumiiniumist akuümbriste või alumiiniumkorpusega akupakettide pakenditesse, mistõttu on vaja väga ranget kontrolli keevisõmbluse tihendamise ja soojuse sisendi üle. Liigne või ebapiisav keevitusenergia võib põhjustada plahvatuskindlas{10}klapis ebastabiilse päästikrõhu, mis mõjutab aku üldist ohutust.

 

Akumooduli valmistamise ajal on adapteri keevitamine ülioluline protsess, mis ühendab akuelemendi katteplaadiga. Adapter ei vaja mitte ainult head juhtivust, vaid peab vastu pidama ka märkimisväärsetele voolukoormustele ja mehaanilistele pingetele. Praktiliste konstruktsioonide puhul on adapter tavaliselt keevitatud sügavtõmmatud alumiiniumaku korpuse või alumiiniumkorpuse külge, moodustades stabiilse ühenduse elemendi sakkidega. Kuna vasel on madal laseri neelduvus ja kõrge peegeldusvõime, on vask-alumiiniumist erineva metalli keevitamisel vaja suuremat energiatihedust, et tagada keevisõmbluse läbitungimine ja sideme tugevus. Samal ajal on vajalik pritsmete range kontroll, et vältida osakeste sattumist akuelementi ja lühiseid.

 

Toiteakusüsteemides mõjutab akumoodulite keevituskvaliteet otseselt kogu süsteemi voolu ühtlust ja soojusjuhtimist. Akumoodul koosneb mitmest järjestikku ja paralleelselt ühendatud elemendist ning vajab jälgimiseks ja kaitseks ka akuhaldussüsteemi (BMS). Selles keerulises struktuuris nõuab ühendusdetailide keevitamine tavaliselt suure-võimsusega laserseadmeid, et saavutada stabiilne paksude vask- või alumiiniummaterjalide keevitamine. Näiteks suuremahulistes-energiasalvestussüsteemides või uutes energiasõidukite pakettides paigaldatakse ühendusstruktuur tavaliselt liitiumraudfosfaatelementide alumiiniumkesta või prismaatilise liitiumioonaku alumiiniumkesta raamistikku, et tagada mooduli konstruktsiooni tugevus ja elektriline töökindlus.

 

Kuigi laserkeevitamisel on akude tootmisel olulisi eeliseid, on alumiiniumisulamist materjalide keevitamisel endiselt mitmeid tehnilisi väljakutseid. Esiteks on küsimus poorsuses. Tänu vesiniku suurele lahustuvusele sula alumiiniumisulami basseinis tekivad kiirel tahkumisel kergesti vesinikupoorid. Lisaks võib laserkeevitamise ajal tekkiv aukude kokkuvarisemine põhjustada poorsuse defekte. Teiseks on kuumpragunemise probleem. Kuna alumiiniumsulamid on tüüpilised eutektilised sulamid, võivad keevitamise jahutamise ajal tekkida terade piiril vedelduvad praod, mis vähendab keevisliidese tugevust. Need probleemid on eriti levinud kriitiliste konstruktsioonikomponentide, nagu liitium-ioonakude alumiiniumkestad või alumiiniumsulamist prismapatareide korpused, keevitamisel.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Teine levinud defekt on keevituspritsmed, tuntud ka kui "pritsmed". Selle nähtuse põhjuseks on tavaliselt materjalide pinna saastumine, liiga kõrge laserenergia tihedus või ebapiisav laserkiire stabiilsus. Kui keevitusalas on materjali pinnal poorid või eendid, võib suure-energiaga laser kiiresti põhjustada lokaalset aurustumist, mille tulemuseks on metallipritsmed. Prisma elemendi alumiiniumist kestadesse või aku alumiiniumist korpusesse paigaldatud akumoodulite puhul võib elementi sisenev prits põhjustada isolatsioonirikke või lühise ohtu. Seetõttu tuleb tegelikus tootmises pritsmeprobleeme vähendada, optimeerides laseri parameetreid, parandades materjali puhtust ja kontrollides õigesti koha suurust.

 

Keevitusprotsessid erinevad ka aku erinevatest struktuuridest. Näiteks kottipatareide sakkide keevitamise protsessis on vaja spetsiaalseid tööriistu, et vajutada sakke tihedalt, et tagada stabiilne keevituspilu, saavutades seeläbi S--kujulise või spiraalse keevitustrajektoori. Silindriliste akude puhul koondub keevitamine peamiselt positiivse elektroodi ühenduspiirkonda, kuna negatiivse elektroodi kest on õhem ja kaldub läbi põlema. Prismapatareide puhul kasutatakse peamiselt kesta{5}}ja-kapsliga kapseldamise meetodit, mis on tavaliselt jagatud ülemisel-keevitatud ja külgmisel{8}}keevitatud konstruktsiooniks. Külg{10}}keevitatud meetodid vähendavad pritsmete kambrisse sattumise ohtu, kuid nõuavad kõrgemaid materjali puhtuse ja seadmete stabiilsuse standardeid. Tipp-keevitatud meetodid sobivad paremini masstootmiseks, kuid nõuavad täpsemaid kestade töötlemise tehnikaid. Neid keevituskonstruktsioone kasutatakse tavaliselt akukorpuste konstruktsioonides, nagu prismaatiliste liitium{14}}ioonakude alumiiniumkestad või uute energiasõidukite alumiiniumakude korpused.

 

Üldiselt areneb uute energiasõidukite ja energiasalvestavate tööstuste arenedes akude tootmine suurema täpsuse, automatiseerimise ja intelligentsuse suunas. Laserkeevitustehnoloogia, mille eelised on kõrge kasutegur, madal kuumusmõju ja rakendatavus keerulistes struktuurides, on muutunud akude tootmisel võtmetähtsusega tootmisprotsessiks. Alates elementide pakendamisest kuni mooduli kokkupanemiseni ja PACK-süsteemi integreerimiseni läbib laserkeevitustehnoloogia kogu tootmisprotsessi ja loob suure sünergia peamiste konstruktsioonikomponentidega, nagu liitiumelemendid, alumiiniumkestad ja alumiiniumkorpusega akud.

 

 

Akupatareide tootmisprotsessis ei vaja kvaliteetsed{0}}aku korpused mitte ainult suurepäraseid materjaliomadusi, vaid peavad saama ka kohaneda täppiskeevitusprotsessidega. Meie ettevõte on spetsialiseerunud uute energiapatareide konstruktsioonikomponentide uurimisele, väljatöötamisele ja tootmisele, pakkudes mitmesuguseid ülitäpseid akukorpuse lahendusi, sealhulgas sügavtõmmatud alumiiniumaku korpust, prismaatilise elemendi korpust ja liitium-ioonaku elementide alumiiniumkestasid. Need komponendid on valmistatud ülitugevast -alumiiniumisulamist ning toodetud täppisstantsimise ja sügavtõmbeprotsesside abil, mis vastavad toiteakude rangetele tihendamise, konstruktsiooni tugevuse ja keevitatavuse nõuetele.

 

Meie tooteid kasutatakse laialdaselt uutes energiasõidukite akusüsteemides, energiasalvestavates akusüsteemides ja suure jõudlusega{0}}akumoodulites, pakkudes klientidele usaldusväärset aku alumiiniumist korpust jaPakkige alumiiniumkorpuslahendused, mis aitavad parandada akusüsteemide ohutust ja tootmistõhusust.