Aplicación de la soldadura láser en el campo de las baterías de litio

Aplicación de la soldadura láser en el campo de las baterías de litio

Las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en diversos dispositivos electrónicos (como teléfonos móviles, computadoras portátiles, PDA, cámaras y videocámaras digitales, etc.) debido a su alta energía específica, su largo ciclo de vida, su pequeña autodescarga y su ausencia de efecto memoria. y sin contaminación. Además del transporte (patrullas, bicicletas eléctricas, vehículos eléctricos, etc.), se ha convertido en una industria de alta tecnología respaldada por el campo energético de mi país.

 

Las baterías eléctricas se refieren a las baterías utilizadas en vehículos eléctricos. En comparación con las baterías de pequeña capacidad (como las de teléfonos móviles, computadoras portátiles, etc.), tienen mayor capacidad y potencia de salida y pueden usarse en fuentes de alimentación para vehículos eléctricos y aplicaciones de fuentes de alimentación móviles de gran tamaño. de baterías secundarias. Existen muchos procesos de fabricación para baterías o paquetes de baterías de iones de litio, entre los que se encuentran muchos procesos, como soldadura de sellado de válvulas a prueba de explosiones, soldadura de lengüetas, soldadura de conexiones suaves, soldadura por puntos de cascos de seguridad, soldadura de sellado de cajas de baterías, módulos y PACK. soldadura. La soldadura láser es el mejor proceso. Los materiales utilizados para soldar baterías eléctricas incluyen principalmente cobre puro, aluminio, aleaciones de aluminio, acero inoxidable, etc.

 

 

1. Soldadura de válvula a prueba de explosiones de batería
La válvula a prueba de explosiones de la batería es un cuerpo de válvula de pared delgada ubicado 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 se rompe para evitar que la batería explote. La válvula de seguridad tiene una estructura ingeniosa y este proceso requiere procesos de soldadura láser extremadamente estrictos. Antes de utilizar la soldadura láser continua, se utilizaba la soldadura láser de pulso para soldar válvulas a prueba de explosiones de baterías. La soldadura de sellado continuo se logró mediante la superposición y cobertura de las juntas de soldadura. Sin embargo, la eficiencia de la soldadura fue baja y el rendimiento del sellado fue relativamente pobre. La soldadura láser continua puede lograr una soldadura de alta velocidad y alta calidad, y se puede garantizar la estabilidad, la eficiencia y el rendimiento de la soldadura.

 

2. Soldadura de pestaña de batería
Las pestañas suelen dividirse en tres 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 recubierto de cobre (Ni-Cu). En el proceso de fabricación de baterías eléctricas, uno de los pasos es soldar las pestañas y los polos de la batería. En la producción de baterías secundarias, es necesario soldarla con otra válvula de seguridad de aluminio. La soldadura no sólo debe garantizar una conexión confiable entre la pestaña y el poste, sino que también requiere que la soldadura sea suave y hermosa.

3. Postes de batería con soldadura por puntos.
Los materiales utilizados para las tiras de polos de batería incluyen tiras de aluminio puro, tiras de níquel, tiras compuestas de aluminio y níquel y una pequeña cantidad de tiras de cobre. Para soldar regletas de polos de baterías se utilizan generalmente máquinas de soldadura por impulsos. Con la aparición del láser casi continuo QCW de IPG, también se ha utilizado ampliamente en la soldadura de tiras de polos de baterías. Al mismo tiempo, debido a la buena calidad del haz, el punto de soldadura puede ser muy pequeño. , que tiene ventajas únicas al soldar tiras de aluminio de alta reflectividad, tiras de cobre y tiras de polos de batería de banda estrecha (ancho de tira de polos inferior a 1,5 mm).

 

4. Sellado y soldadura de la carcasa y la placa de cubierta de la batería eléctrica.
Los materiales de la carcasa de las baterías eléctricas incluyen aleación de aluminio y acero inoxidable. Entre ellos, la aleación de aluminio es la que más se usa, generalmente la aleación de aluminio 3003, y algunos usan aluminio puro. El acero inoxidable es el material con mejor soldabilidad láser, especialmente el acero inoxidable 304. Ya sea utilizando láser pulsado o continuo, se pueden obtener soldaduras con buena apariencia y rendimiento.

 

El rendimiento de la soldadura láser del aluminio y las aleaciones de aluminio varía ligeramente según el método de soldadura utilizado. A excepción del aluminio puro y las aleaciones de aluminio de la serie 3, no hay ningún problema con la soldadura por impulsos o la soldadura continua. Para otras series de aleaciones de aluminio, la soldadura láser continua es la mejor opción para reducir la sensibilidad a las grietas. Al mismo tiempo, elija un láser con la potencia adecuada según el grosor de la caja de la batería. Generalmente, cuando el grosor de la carcasa es inferior a 1 mm, se puede considerar el uso de un láser monomodo de 1000 W. Si el espesor es superior a 1 mm, es necesario utilizar un láser monomodo o multimodo con una potencia superior a 1000 W.

 

Las baterías de litio de pequeña capacidad suelen utilizar carcasas de aluminio relativamente delgadas (el grosor es de aproximadamente 0.25 mm) y algunas, como la 18650, utilizan carcasas de acero. Debido al grosor de la carcasa, generalmente se utilizan láseres de menor potencia para soldar este tipo de baterías. Al utilizar láser continuo para soldar baterías de litio de capa delgada, la eficiencia se puede aumentar de 5 a 10 veces y la apariencia y el sellado son mejores. Por lo tanto, existe una tendencia a sustituir gradualmente los láseres pulsados ​​en este campo de aplicación.

 

5. Módulo de batería de alimentación y soldadura de paquete.
La conexión en serie y en paralelo entre baterías de potencia generalmente se completa soldando la pieza de conexión a la batería única. Los materiales de los electrodos positivo y negativo son diferentes, generalmente cobre y aluminio. Dado que el cobre y el aluminio forman un compuesto frágil después de la soldadura con láser, no pueden cumplir con los requisitos de uso. Además de la soldadura ultrasónica, el cobre y el cobre, el aluminio y el aluminio generalmente se sueldan con láser. Al mismo tiempo, debido a que tanto el cobre como el aluminio conducen el calor muy rápidamente y tienen una reflectividad láser muy alta, y el espesor de la pieza de conexión es relativamente grande, se requiere un láser de mayor potencia para lograr la soldadura.

 

 

Características de la soldadura láser de baterías de litio.
Desde la fabricación de celdas de baterías de litio hasta el ensamblaje de paquetes de baterías, la soldadura es un proceso de fabricación muy importante. La conductividad, la resistencia, la estanqueidad al aire, 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 de métodos y procesos de soldadura afectará directamente el costo, la calidad, la seguridad y la consistencia de la batería. La soldadura láser se ha convertido en la solución preferida para muchas tareas de soldadura debido a sus ventajas, como una soldadura segura y confiable, tecnología de precisión y protección ambiental.

 

Ventajas de la soldadura láser
1.	La soldadura láser es un proceso de fabricación integrado que rompe materias primas como materiales de electrodos positivos y negativos, separadores y electrolitos en partes enteras. Todas las materias primas se sueldan en celdas de batería o módulos PACK, que se pueden utilizar directamente en el campo de la automoción.
2.	Las materias primas ordinarias para baterías representan una proporción cada vez mayor del coste y se compran en grandes cantidades en toneladas. Los equipos de soldadura láser básicamente ahorran costos al comprar materias primas de una sola vez.
3.	La soldadura láser puede mejorar en gran medida la seguridad, confiabilidad y vida útil de las baterías de automóviles, con alta calidad de soldadura y automatización: La soldadura láser tiene una alta densidad de energía, una pequeña deformación de la soldadura y una pequeña zona afectada por el calor, lo que puede mejorar eficazmente la precisión de las piezas. Las soldaduras son lisas, libres de impurezas, uniformes y densas, y no requieren trabajos de rectificado adicionales. La soldadura láser se puede controlar con precisión, con un pequeño punto de luz enfocado y un posicionamiento altamente preciso, una automatización fácil de realizar con brazos robóticos, un rendimiento estable del equipo y una operación fácil, mejora la eficiencia de la soldadura, reduce las horas de trabajo y reduce los costos. Al soldar con láser placas delgadas o alambres de diámetro delgado, no será tan susceptible al retroceso como la soldadura por arco.