A seleção razoável de métodos e processos de soldagem durante o processo de fabricação de baterias de lítio afetará diretamente o custo, a qualidade, a segurança e a consistência da bateria.
1. Princípio da soldagem a laser
A máquina de solda a laser de fibra usa a excelente diretividade e alta densidade de potência do feixe de laser para funcionar. O feixe de laser é focado em uma pequena área através do sistema óptico, formando rapidamente uma fonte de calor altamente concentrada na área soldada. área, de modo que o objeto a ser soldado derreta e forme um forte ponto de soldagem e costura de soldagem.
Máquina de solda a laser de fibra
2. Tipo de soldagem a laser
Soldagem por condução térmica e soldagem por penetração profunda
A densidade de potência do laser é de 105 ~ 106w/㎝² para formar soldagem por condução de calor a laser, e a densidade de potência do laser é de 105 ~ 106w/㎝² para formar soldagem de penetração profunda a laser.
Penetração e soldagem de costura
Soldagem por penetração: a peça de conexão não precisa ser perfurada e o processamento é relativamente simples. A soldagem por penetração requer um soldador a laser mais potente. A profundidade de penetração da soldagem por penetração é menor do que a da soldagem por costura e sua confiabilidade é relativamente baixa.
Em comparação com a soldagem por penetração, a soldagem por costura requer um soldador a laser de menor potência. A profundidade de penetração da soldagem por costura é maior do que a da soldagem por penetração e sua confiabilidade é relativamente boa. No entanto, a peça de ligação deve ser perfurada, o que é relativamente difícil de processar.
Soldagem Pulsada e Soldagem Contínua
1) Soldagem em modo de pulso
Formas de onda de soldagem apropriadas devem ser selecionadas durante a soldagem a laser. As formas de onda de pulso comumente usadas incluem ondas quadradas, de pico, de pico duplo, etc. A refletividade da superfície da liga de alumínio à luz é muito alta. Quando um feixe de laser de alta intensidade atinge a superfície do material, a superfície do metal perderá 60%-98% da energia do laser devido à reflexão, e a refletividade muda com a temperatura da superfície. Geralmente, é melhor escolher ondas pontiagudas e de pico duplo ao soldar ligas de alumínio. A largura de pulso da parte de desaceleração por trás deste tipo de forma de onda de soldagem é mais longa, o que pode efetivamente reduzir a ocorrência de poros e rachaduras.
Amostras de soldagem a laser pulsado
Devido à alta refletividade da liga de alumínio ao laser, para evitar que o feixe de laser incida verticalmente e cause reflexão vertical e danifique o espelho de foco do laser, a cabeça de soldagem geralmente é desviada em um determinado ângulo durante o processo de soldagem. O diâmetro da junta de solda e o diâmetro da superfície efetiva da junta aumentam com o aumento do ângulo de inclinação do laser. Quando o ângulo de inclinação do laser é de 40 graus, são obtidas a maior junta de solda e a maior superfície de junta eficaz. A penetração do ponto de soldagem e a penetração efetiva diminuem com o ângulo de inclinação do laser. Quando for superior a 60, a penetração efetiva da soldagem cai para zero. Portanto, inclinando a junta de soldagem em um determinado ângulo, a profundidade e largura de penetração da solda podem ser aumentadas de forma adequada.
Além disso, durante a soldagem, com a costura de solda como limite, 65% da placa de cobertura parcial do ponto de soldagem a laser e 35% da carcaça precisam ser soldados, o que pode efetivamente reduzir as explosões causadas por problemas de fechamento da tampa.
2) Soldagem em modo contínuo
Como o processo de aquecimento da soldagem a laser contínua é diferente do resfriamento e aquecimento repentinos das máquinas de pulso, a tendência de rachaduras durante a soldagem não é muito óbvia. A soldagem a laser contínua é usada para melhorar a qualidade da solda. A superfície da solda é lisa e uniforme, sem respingos, sem defeitos e sem defeitos no interior da solda. Nenhuma rachadura foi encontrada. Na soldagem de ligas de alumínio, as vantagens do laser contínuo são óbvias. Em comparação com os métodos tradicionais de soldagem, a eficiência da produção é alta e não é necessário enchimento de arame. Comparado com a soldagem a laser pulsado, pode resolver os defeitos que ocorrem após a soldagem, como rachaduras, porosidade, respingos, etc. garantir que a liga de alumínio tenha boas propriedades mecânicas após a soldagem; não haverá amassados após a soldagem e a quantidade de polimento e polimento após a soldagem será reduzida, o que economiza custos de produção. No entanto, como o ponto do laser contínuo é relativamente pequeno, a precisão da montagem da peça não é alta. Os requisitos são maiores.
3. Vantagens da soldagem a laser
A máquina de solda a laser CNC automática com gerador de laser de fibra possui energia concentrada, alta eficiência de soldagem, alta precisão de processamento e uma grande relação profundidade/largura de solda. O feixe de laser é fácil de focar, alinhar e guiar com instrumentos ópticos. Pode ser colocado a uma distância adequada da peça de trabalho e redirecionado entre acessórios ou obstáculos ao seu redor. Outros métodos de soldagem não podem ser utilizados devido às restrições de espaço acima mencionadas.
A entrada de calor é pequena, a zona afetada pelo calor é pequena e a tensão residual e a deformação da peça são pequenas; a energia de soldagem pode ser controlada com precisão, o efeito de soldagem é estável e a aparência da soldagem é boa;
Soldagem sem contato, transmissão por fibra óptica, boa acessibilidade e alto grau de automação. Não há problema de fusão como a soldagem a arco ao soldar materiais finos ou fios de diâmetro fino. Como as células usadas nas baterias de lítio seguem o princípio de serem leves, elas geralmente são feitas de alumínio mais leve e mais finas. Geralmente, o casco, a tampa e o fundo devem ter menos de 1,0mm. Os materiais básicos atuais dos principais fabricantes têm uma espessura de cerca de 0,8 mm.
Ele pode fornecer soldagem de alta resistência para várias combinações de materiais, especialmente ao soldar cobre e alumínio. Esta também é a única técnica para soldar níquel galvanizado em materiais de cobre.
4. Dificuldades no processo de soldagem a laser
Atualmente, os invólucros das baterias de liga de alumínio representam mais de 90% de toda a potência da bateria de lítio. A dificuldade na soldagem reside na refletividade extremamente alta da liga de alumínio ao laser e na alta sensibilidade dos poros durante a soldagem. Alguns problemas e defeitos ocorrerão inevitavelmente durante a soldagem, sendo os mais importantes poros, rachaduras a quente e explosões.
Os poros tendem a aparecer durante o processo de soldagem a laser da liga de alumínio. Dois tipos principais são os poros de hidrogênio e os poros causados pelo estouro de bolhas. Como a taxa de resfriamento da soldagem a laser é muito rápida, o problema dos furos de hidrogênio é mais sério e um tipo adicional de furo aparece devido ao colapso de pequenos furos na soldagem a laser.
Problema de fissuração térmica. A liga de alumínio é uma liga eutética típica. É propenso a trincas a quente durante a soldagem, incluindo trincas de cristal de solda e trincas de liquefação HAZ. Devido à segregação dos componentes na área de solda, ocorrerá segregação eutética e fusão dos limites dos grãos. Sob tensão, fissuras de liquidificação se formarão nos limites dos grãos, reduzindo o desempenho das juntas soldadas.
Problema de explosão (também conhecido como splash). Muitos fatores causam explosões, como a limpeza do material, a pureza do próprio material, as características do próprio material, etc. O fator decisivo é a estabilidade do laser. Protuberâncias, poros e bolhas internas na superfície da casca. A principal razão é que o diâmetro do núcleo da fibra é muito pequeno ou a configuração de energia do laser é muito alta. Não é que quanto melhor a qualidade do feixe, melhor o efeito de soldagem, como alguns fornecedores de equipamentos a laser promoveram. Uma boa qualidade do feixe é adequada para soldagem por superposição com maior profundidade de penetração. Encontrar os parâmetros de processo corretos é a chave para resolver o problema.
Outras dificuldades
A soldagem de abas compactadas requer ferramentas de soldagem de alta qualidade. As abas devem ser pressionadas firmemente para garantir a folga de soldagem. Ele pode realizar soldagem em alta velocidade de trajetórias complexas, como formato em S e espiral, aumentando a área de junta da solda e fortalecendo a resistência da soldagem.
A soldagem de núcleos de baterias cilíndricas é usada principalmente para fabricar o eletrodo positivo. Como o revestimento do eletrodo negativo é fino, é muito fácil soldá-lo. Por exemplo, alguns fabricantes utilizam atualmente um processo sem soldagem para o eletrodo negativo, enquanto a soldagem a laser é usada para o eletrodo positivo.
Os pólos ou peças de conexão ficam fortemente contaminados quando a combinação quadrada de baterias é soldada. Quando as peças de conexão são soldadas, os poluentes se decompõem e formam facilmente pontos e furos de explosão de soldagem. Baterias com pólos finos e peças estruturais de plástico ou cerâmica por baixo são fáceis de soldar. vestir. Quando o poste é pequeno, é fácil soldar a ponto de o plástico queimar, formando um ponto de explosão. Não use folhas de conexão multicamadas. Os furos entre as camadas dificultam sua soldadura firme.
O processo mais importante no processo de soldagem de baterias quadradas é a embalagem da tampa do invólucro, dividida na soldagem da tampa superior e da tampa inferior de acordo com as diferentes posições. Como as baterias que produzem são pequenas, alguns fabricantes usam um processo de estampagem profunda para fabricar o invólucro da bateria e só precisam soldar a tampa superior.
5. Fatores que afetam a qualidade da soldagem
A soldagem a laser é atualmente um método importante recomendado para soldagem de baterias de alta qualidade. A soldagem a laser é um processo no qual um feixe de laser de alta energia irradia a peça de trabalho, fazendo com que a temperatura de trabalho suba acentuadamente, derretendo a peça de trabalho e reconectando-se para formar uma conexão permanente. A resistência ao cisalhamento e ao rasgo da soldagem a laser são relativamente boas. A condutividade, resistência, estanqueidade ao ar, fadiga do metal e resistência à corrosão da soldagem de bateria são soldagem típica.
critérios de avaliação de qualidade
Muitos fatores afetam a qualidade da soldagem a laser. Alguns deles são extremamente voláteis e apresentam considerável instabilidade. Como esses parâmetros podem ser corretamente definidos e controlados dentro de uma faixa apropriada durante a soldagem a laser contínua e de alta velocidade para garantir a qualidade da soldagem? A confiabilidade e estabilidade da formação do cordão de soldagem são questões importantes relacionadas à praticidade e industrialização da tecnologia de soldagem a laser. Os fatores importantes que afetam a qualidade da soldagem a laser são divididos em três aspectos: equipamento de soldagem, condição da peça e parâmetros do processo.
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