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新能源環(huán)境

儲(chǔ)能行業(yè)風(fēng)口,激光焊接如何入場(chǎng)

激光制造網(wǎng) 來(lái)源:光惠激光2023-06-15 我要評(píng)論(0 )   

在全球雙碳和能源轉(zhuǎn)型的大背景下,中國(guó)儲(chǔ)能系統(tǒng)作為緩解可再生能源波動(dòng)性、保障電網(wǎng)安全、提高能源利 用效率和降低用電成本的關(guān)鍵解決方案,其重要性在全球能源轉(zhuǎn)型的過...

在全球雙碳和能源轉(zhuǎn)型的大背景下,中國(guó)儲(chǔ)能系統(tǒng)作為緩解可再生能源波動(dòng)性、保障電網(wǎng)安全、提高能源利 用效率和降低用電成本的關(guān)鍵解決方案,其重要性在全球能源轉(zhuǎn)型的過程中日益凸顯。儲(chǔ)能電池獲得空前的快速成長(zhǎng)。

目前儲(chǔ)能電池主要包括方形電池、圓柱電池和軟包電池。應(yīng)用最為廣泛的為方形鋁殼電池。激光焊接技術(shù)作為電池生產(chǎn)的重要工藝環(huán)節(jié)之一,對(duì)電池的一致性、穩(wěn)定性、安全性有著重大影響。在單一電池的制造過程中需要激光焊接的主要部位包括:防爆閥、極耳轉(zhuǎn)接片、極柱、封口等。對(duì)于激光焊接的效果也提出更高的要求!

特斯拉的MEGAPACK在上海投產(chǎn),有機(jī)會(huì)改變?nèi)騼?chǔ)能產(chǎn)業(yè)格局,成為電動(dòng)汽車之后另外一個(gè)超級(jí)賽道!儲(chǔ)能產(chǎn)品的不斷更新迭代,離不開激光應(yīng)用在其中的助推作用!


儲(chǔ)能電池的焊接部件大多采用鋁、銅等高反射材料,對(duì)激光產(chǎn)品的運(yùn)行穩(wěn)定性工藝調(diào)節(jié)靈活性提出了更高的性能要求,GW LaserTech(光惠激光)面向激光焊接應(yīng)用推出全系列柔性可調(diào)光束(FRM)系列產(chǎn)品,全系產(chǎn)品配置自主創(chuàng)新的關(guān)鍵激光器技術(shù),具備ABR抗高反射技術(shù)、FRM環(huán)形動(dòng)態(tài)光斑輸出技術(shù),可以極大提升激光設(shè)備穩(wěn)定性及焊接工藝品質(zhì),助力儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展需求。

FRM環(huán)形動(dòng)態(tài)光斑輸出技術(shù)提供了中心高斯光束及環(huán)形光束自主可調(diào)的輸出特性,專為激光平臺(tái)焊接應(yīng)用、振鏡掃描系統(tǒng)的遠(yuǎn)程激光焊接應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)化。FRM技術(shù)用途廣泛且可靠,專為傳統(tǒng)激光技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的高生產(chǎn)率解決方案而設(shè)計(jì)。光束輪廓由中心光和環(huán)型光組成,每個(gè)區(qū)域的功率均可自主可調(diào),實(shí)現(xiàn)更加多變的光束輸出模式,可兼容復(fù)雜需求的激光加工應(yīng)用領(lǐng)域。所有采用FRM技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)均包含ABR反射保護(hù)技術(shù),能夠持續(xù)加工高反射金屬材料。

技術(shù)特點(diǎn)

  • 總功率可實(shí)現(xiàn)2~20KW全光纖架構(gòu)輸出,自主可調(diào)的光束能量輸出;

  • 高亮度中心光束和環(huán)形光束均可獨(dú)立控制,靈活控制輸出光束,可在特定的應(yīng)用場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)更加靈活的加工方式;

  • 整機(jī)采用ABR抗高反射設(shè)計(jì),系統(tǒng)中添加多階防后向反射功能,有效增加了激光器的可靠性和使用壽命,適用于加工高反射材料;

  • 可對(duì)中心光束和環(huán)形光束實(shí)現(xiàn)激光能量輸出的閉環(huán)控制,使激光焊接加工過程更加穩(wěn)定可靠。

(Anti-Back-reflection)激光器內(nèi)部搭配反光探測(cè)與剝除裝置可以在焊接過程中剝除99%的反射光,全方位保證激光器的穩(wěn)定運(yùn)行。



方殼電池殼體封口

方殼電池的殼體材料主要有鋁合金和不銹鋼,其中采用三系鋁合金的最多,也有少數(shù)采用純鋁。使用傳統(tǒng)的連續(xù)光纖激光器焊接容易造成飛濺、氣孔等問題,給電池的穩(wěn)定性和可靠性造成極大的影響。目前大部分公司都已經(jīng)采用環(huán)形光斑與復(fù)合焊替代傳統(tǒng)的單光纖連續(xù)激光器,以求達(dá)到更快的焊接速度與焊接質(zhì)量。


防爆閥焊接

防爆閥是電池封口板上薄壁閥體,當(dāng)電池內(nèi)部壓力超高規(guī)定值時(shí),防爆閥閥體率先破裂泄氣,釋放壓力,避免電池爆裂。所以電池的防爆閥的焊接好壞直接影響到儲(chǔ)能電池的安全性,對(duì)于焊接的工藝要求與激光器的穩(wěn)定性要求極高!要求焊縫密封,嚴(yán)格控制熱輸入量,保證焊縫破壞壓力值穩(wěn)定在一定范圍內(nèi),過大或過小都會(huì)對(duì)電池的安全性造成極大影響!

3極柱焊接

對(duì)于電池而言,電池之間連接的通暢性決定著電池的性能,單體電池想要并聯(lián)成一個(gè)電池的模組單元,就需要靠正負(fù)電極極柱才可以成為一個(gè)完整的電池模組單元。

多數(shù)電池的極柱的材質(zhì)是銅與鋁,這兩種材料都屬于高反材料,在焊接過程中對(duì)于激光的光束質(zhì)量、能量密度都有極高的要求!當(dāng)激光的光束質(zhì)量與能量密度達(dá)不到焊接的要求時(shí),就會(huì)出現(xiàn)焊不透,焊接不牢固、前后一致性差、焊接有氣泡等問題,從而影響整個(gè)電池模組單元的性能!

熔深/熔寬能力分析(樣本數(shù)20)

極耳轉(zhuǎn)接片焊接

極耳轉(zhuǎn)接片與軟連接是連接電池蓋板與電芯的關(guān)鍵部件。對(duì)于焊接而言需要考慮到電池的過流強(qiáng)度以及低飛濺的要求,在焊接的過程中需要具備足夠的焊縫寬度,并且需要保證沒有飛濺物落在電芯上。焊接要求達(dá)不到或有飛濺物落在電芯上電池在以后的使用過程中極易出現(xiàn)電池短路與燒壞的現(xiàn)象。并且轉(zhuǎn)接片的主要負(fù)極材料為銅,屬于高反材料,在焊接的過程對(duì)于激光器的能量密度和抗高反能力提出了更高的要求!能量密度不夠焊接效果不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)電池容易出現(xiàn)短路。

5電池模組及PACK焊接

電池模組可以理解為鋰離子電芯經(jīng)串并聯(lián)方式組合,并加裝單體電池監(jiān)控與管理裝置。電池模組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往能決定一個(gè)電池包的性能和安全。其結(jié)構(gòu)必須對(duì)電芯起到支撐、固定和保護(hù)作用。同時(shí)如何滿足過電流要求,電流均勻性,如何滿足對(duì)電芯溫度的控制,以及是否有嚴(yán)重異常時(shí)能斷電,避免連鎖反應(yīng)等等,都將是評(píng)判電池模組優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。 

目前電池模組匯流排在激光焊接中往往會(huì)遇到焊接過程飛濺過多、焊接過程中出炸點(diǎn)、焊接裂紋、焊接容易產(chǎn)生氣孔、焊接表面收尾的地方出現(xiàn)凹坑等問題!

光惠激光的FRM動(dòng)態(tài)光斑輸出激光器就可以很好的解決這些問題相比傳統(tǒng)的光纖激光器,光惠激光的FRM激光器在焊接過程穩(wěn)定無(wú)飛濺,焊接成品外觀美觀!

(焊接效果對(duì)比)


焊接1 系鋁鈀片到方形鋰電池極柱上方,要求表面外觀無(wú)焊渣飛濺、裂紋、氣孔、虛焊等不良現(xiàn)象,焊接熔深達(dá)到0.6—1.2mm,熔寬 1.5-2.5mm實(shí)際測(cè)試20組數(shù)據(jù),熔深大都集中在0.7— 1.0之間,過程能力Cpk為1.92,滿足焊接實(shí)驗(yàn)要求。


對(duì)于儲(chǔ)能電池不同部件的焊接,采用光惠激光的FRM動(dòng)態(tài)光斑輸出激光器可以有效的解決各種類型的焊接難題,實(shí)現(xiàn)焊接零飛濺、表面無(wú)氣孔、熔深穩(wěn)定、焊縫平滑美觀,顯著提高焊接質(zhì)量,有效保證柱能電池的穩(wěn)定性與安全性。


光惠激光(GW LaserTech)始終把向客戶提供高品質(zhì)、高安全性的產(chǎn)品作為重中之重,采用多種先進(jìn)安全和應(yīng)用技術(shù),旨在為客戶提供高可靠和安全的儲(chǔ)能電池制造解決方案,推動(dòng)可再生能源的發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的能源未來(lái)做出貢獻(xiàn)。

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激光應(yīng)用激光切割焊接清洗
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