Avec l'augmentation des ventes de véhicules à énergies nouvelles, la capacité installée des batteries de puissance augmente également rapidement. Les données montrent qu'en 2021, les ventes de véhicules à énergie nouvelle de la Chine de 3,521 millions d'unités, soit une augmentation de 157,5 % ; La capacité installée de la batterie de puissance a atteint 154,5 GWh, soit une augmentation de 142,8 %. Les entreprises de fabrication de batteries doivent augmenter leur capacité de production, a déclaré l'académicien Ouyang Minggao dans les experts du véhicule électrique 100 que d'ici 2025, la capacité de production de batteries électriques de la Chine atteindra 3,000 GWh. Dans le processus de fabrication de la batterie de puissance, le faible coût, la haute qualité et le rendement élevé sont la poursuite des trois principaux objectifs des entreprises de fabrication, par conséquent, pour atteindre les trois objectifs du processus technique et l'équipement intelligent est fortement favorisé par les fabricants de batteries.
La batterie d'alimentation est également un système complexe, de la cellule, du module de batterie, du bloc-batterie, à travers un processus de fabrication, et finalement assemblé dans un système de batterie d'alimentation complet. Parmi eux, la connexion d'un matériau à l'autre, d'un module à l'autre et de la structure de la batterie implique le processus de soudage très exigeant - le soudage au laser.
La méthode de soudage du processus de fabrication de la batterie de puissance et le processus de choix raisonnable affecteront directement le coût de la batterie, la qualité, la sécurité et la cohérence de la batterie. L'étape suivante consiste à organiser le contenu de la batterie de puissance de soudage.
Applications de soudage courantes de la batterie d'alimentation
Les batteries de puissance sont divisées en batteries carrées, cylindriques et souples. De nos jours, dans la production de batteries de puissance, l'utilisation de liens de soudage au laser comprend principalement
Processus intermédiaire : soudage des cosses polaires (y compris le pré-soudage), soudage par points des bandes polaires, pré-soudage du noyau dans la coque, soudage étanche du couvercle supérieur de la coque, soudage étanche de l'orifice d'injection de liquide, etc. sur;
Processus de canal arrière : y compris le soudage des languettes de connexion lorsque le module de batterie PACK et le soudage de la vanne antidéflagrante sur la plaque de couverture après le module.
Soudage de la coque de la batterie et de la plaque de couverture
La coque et le couvercle de la batterie de puissance jouent le rôle d'encapsulation de l'électrolyte et des matériaux d'électrode de support, fournissant un environnement stable et fermé pour le stockage et la libération de l'énergie électrique, et sa qualité de soudage détermine directement l'étanchéité et la résistance à la pression de la batterie, affectant ainsi la durée de vie et les performances de sécurité de la batterie. La coque de la batterie est principalement en alliage d'aluminium Al3003, dont l'épaisseur est généralement comprise entre 0,6 et 0,8 mm, et est généralement soudée par laser à impulsions de faible puissance. La connexion entre le boîtier et le couvercle est illustrée sur la figure. Les principaux problèmes de qualité de la soudure au laser à cet endroit sont les imperfections, la porosité et le couchage, qui réduiront les performances d'étanchéité de la batterie.
Soudage des bornes positives et négatives de la batterie
Le pôle de la batterie est la pièce de contact positive et négative de la batterie, d'une manière générale, l'électrode positive utilise de l'aluminium, l'électrode négative utilise du cuivre, sa fonction est de laisser le pôle de la batterie à travers la soudure de la pièce de connexion, la formation d'un circuit série et parallèle, formant une batterie module.
Soudage de joint de valve antidéflagrant de batterie
La valve antidéflagrante est un corps de valve à paroi mince sur la plaque d'étanchéité de la batterie, lorsque la pression interne de la batterie dépasse la valeur spécifiée, le corps de valve antidéflagrant prend la tête de la rupture et de la ventilation, libérant la pression et évitant le batterie d'éclater. La structure de la vanne antidéflagrante est ingénieuse, principalement avec un soudage au laser fermement dans une certaine forme des deux tôles en aluminium. Lorsque la pression à l'intérieur de la batterie atteint une certaine valeur, la pièce en aluminium se rompt de la position de rainure conçue, empêchant la batterie de se dilater davantage et provoquant une explosion. Par conséquent, ce processus sur les exigences du processus de soudage au laser est extrêmement strict, les exigences de l'étanchéité de la soudure, un contrôle strict de l'apport de chaleur pour garantir que la valeur de pression destructrice de la soudure se stabilise dans une certaine plage (généralement dans la plage de 0 .4 ~ 0.7MPa), trop grand ou trop petit aura un grand impact sur la sécurité de la batterie.
Soudage de l'adaptateur de batterie
La pièce d'adaptation et la connexion flexible sont les composants clés reliant le couvercle de la batterie à la cellule de la batterie. Il doit prendre en compte les exigences de surintensité, de résistance et de faible éclaboussure de la batterie en même temps, donc dans le processus de soudage avec la plaque de couverture doit avoir une largeur de soudure suffisante et doit s'assurer qu'aucune particule ne tombe sur le électrique cellule pour éviter un court-circuit de la batterie. En ce qui concerne le matériau d'électrode négative, le cuivre appartient au faible taux d'absorption du matériau hautement réfléchissant, qui nécessite une densité d'énergie plus élevée pour souder, le dernier laser composite à lumière bleue du laser Lianyin peut bien résoudre les problèmes de processus traditionnels tels que la haute réflexion et les éclaboussures.
Soudage des pôles de batterie
Les pôles du couvercle de la batterie sont divisés en connexions internes et externes. La connexion interne de la batterie est la soudure entre les cosses polaires de la cellule de batterie et le poteau polaire de la plaque de couverture ; la connexion externe de la batterie est le soudage du poteau de la batterie à travers la pièce de connexion pour former un circuit série et parallèle pour former un module de batterie.
Le principal problème du soudage au laser des pôles de batterie est également le défaut de soufflage, dont la cause est similaire à celle des vannes antidéflagrantes. La soudure du poteau est essentiellement la surface de contact entre l'adaptateur en aluminium et le poteau, et le trou dans le bloc d'aluminium n'a qu'environ 6 mm de diamètre, ce qui permet aux impuretés telles que l'huile d'estampage et les agents de nettoyage de rester très facilement dans la zone. . La densité d'énergie élevée du laser provoque une augmentation de la température dans la soudure, ce qui entraîne la vaporisation rapide des impuretés laissées au pôle, ce qui provoque l'échappement de bulles et la sortie du bain de fusion en surmontant la tension superficielle du bain de fusion, ce qui entraîne un défaut de trou soufflé. Au cours de ce processus, le changement rapide de la puissance laser pulsée augmente encore la tendance à former des soufflures. Par conséquent, en plus d'un nettoyage intensif avant le soudage, les soufflures peuvent également être réduites en optimisant la variation de puissance du laser.
Module de batterie d'alimentation et soudage PACK
Le module de batterie peut être compris comme une combinaison de cellules lithium-ion connectées en série et en parallèle, avec un seul dispositif de surveillance et de gestion de la batterie. La conception structurelle du module de batterie détermine souvent les performances et la sécurité d'un bloc-batterie. Sa structure doit supporter, fixer et protéger la cellule électrique. Dans le même temps, comment répondre aux exigences de surintensité, l'uniformité du courant, comment répondre au contrôle de la température de la cellule de la batterie, et s'il y a une anomalie grave peut être coupée, pour éviter une réaction en chaîne, etc., sera la norme pour juger des mérites du module de batterie.
Dans le même temps, en raison du transfert de chaleur du cuivre et de l'aluminium sont très rapides et très haute réflectivité au laser, l'épaisseur de la pièce de connexion est relativement grande, il est donc nécessaire d'utiliser un laser de puissance plus élevée pour pouvoir atteindre le soudage.
Conclusion
À l'heure actuelle, les principaux problèmes du soudage au laser dans les batteries de puissance sont la porosité, les fissures, le mauvais moulage, les soufflures et autres défauts de soudage. Ces défauts entraînent une réduction de la résistance, de l'étanchéité et de la conductivité de la batterie, entraînant une série de problèmes de sécurité tels que l'explosion de la batterie, les fuites de liquide et la génération de chaleur. En réponse à ces problèmes, un grand nombre d'études se concentrent sur l'optimisation des processus, en ajustant la puissance de soudage laser, la largeur d'impulsion, la vitesse de soudage, la quantité de défocalisation et d'autres paramètres peuvent réduire efficacement les défauts.
Il n'est pas difficile de voir que le processus de soudage de la batterie de puissance est un travail délicat, tout petit problème affectera les performances et la sécurité de la batterie de puissance finie suivante. Par conséquent, des matériaux de haute qualité et un équipement de soudage au laser de haute qualité sont à la base du succès du processus de soudage. La technologie intelligente représentée par la planification des trajectoires de soudage au laser, l'identification des soudures, l'identification des défauts, la surveillance de la qualité, etc. est également l'un des points chauds pour les recherches futures. Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)
