הבחירה הסבירה של שיטות ותהליכי ריתוך במהלך תהליך הייצור של סוללות ליתיום כוח ישפיעו ישירות על העלות, האיכות, הבטיחות והעקביות של הסוללה.
1. עקרון ריתוך בלייזר
מכונת ריתוך סיבים לייזר משתמשת בכיוון המצוין של קרן הלייזר ובצפיפות ההספק הגבוהה לעבודה. קרן הלייזר ממוקדת באזור קטן דרך המערכת האופטית, ויוצרת במהירות מקור חום מרוכז מאוד באזור המרותך. שטח, כך שהאובייקט לריתוך נמס ויוצר נקודת ריתוך ותפר ריתוך חזק.
מכונת ריתוך סיב לייזר
2. סוג ריתוך בלייזר
ריתוך הולכה תרמית וריתוך חדירה עמוקה
צפיפות הספק הלייזר היא 105~106w/㎝² ליצירת ריתוך הולכת חום בלייזר, וצפיפות הספק הלייזר היא 105~106w/㎝² ליצירת ריתוך חדירה עמוקה בלייזר.
חדירה וריתוך תפרים
ריתוך חדירה: אין צורך לנקב את החלק המחבר, והעיבוד פשוט יחסית. ריתוך חדירה דורש רתך לייזר חזק יותר. עומק החדירה של ריתוך חדירה נמוך מזה של ריתוך תפר, ואמינותו ירודה יחסית.
בהשוואה לריתוך חדירה, ריתוך תפר דורש רתך לייזר כוח קטן יותר. עומק החדירה של ריתוך תפר גבוה מזה של ריתוך חדירה, ואמינותו טובה יחסית. עם זאת, יש לנקב את החלק המחבר, דבר שקשה יחסית לעיבוד.
ריתוך דופק וריתוך רציף
1) ריתוך במצב דופק
יש לבחור צורות גל מתאימות לריתוך במהלך ריתוך לייזר. צורות גל דופק נפוצות כוללות גלים מרובעים, שיא, גלים כפולים וכו'. ההחזרה של משטח סגסוגת האלומיניום לאור גבוהה מדי. כאשר קרן לייזר בעוצמה גבוהה פוגעת במשטח החומר, משטח המתכת יאבד 60%-98% מאנרגיית הלייזר עקב השתקפות, והרפלקטיביות משתנה עם טמפרטורת פני השטח. בדרך כלל, עדיף לבחור גלים מחודדים ודו-פסגות בעת ריתוך סגסוגות אלומיניום. רוחב הפולסים של חלק ההאטה מאחורי סוג זה של צורת גל ריתוך ארוך יותר, מה שיכול להפחית ביעילות את התרחשותם של נקבוביות וסדקים.
דגימות ריתוך בלייזר דופק
בשל ההחזרה הגבוהה של סגסוגת אלומיניום ללייזר, כדי למנוע מקרן הלייזר להיכנס אנכית ולגרום להחזר אנכי ולפגוע במראה המיקוד של הלייזר, ראש הריתוך מוסט בדרך כלל בזווית מסוימת במהלך תהליך הריתוך. קוטר מפרק ההלחמה וקוטר משטח המפרק האפקטיבי גדלים עם הגדלת זווית הטיית הלייזר. כאשר זווית הטיית הלייזר היא 40 מעלות, מתקבל מפרק ההלחמה הגדול ביותר ומשטח המפרק היעיל. חדירת נקודת הריתוך והחדירה האפקטיבית יורדות עם זווית הטיית הלייזר. כאשר הוא גדול מ-60, חדירת הריתוך האפקטיבית יורדת לאפס. לכן, על ידי הטיית מפרק הריתוך לזווית מסוימת, ניתן להגדיל את עומק ורוחב חדירת הריתוך בצורה מתאימה.
בנוסף, במהלך הריתוך, עם תפר הריתוך כגבול, יש לרתך 65% מלוח הכיסוי החלקי של נקודת ריתוך הלייזר ו-35% מהמעטפת, מה שיכול למעשה להפחית פיצוצים הנגרמים מבעיות סגירת מכסה.
2) ריתוך במצב רציף
מכיוון שתהליך החימום של ריתוך לייזר מתמשך אינו דומה לקירור וחימום פתאומי של מכונות פולסים, הנטייה לסדקים במהלך הריתוך אינה ברורה במיוחד. ריתוך לייזר מתמשך משמש לשיפור איכות הריתוך. פני הריתוך חלקים ואחידים, ללא ניתזים, ללא פגמים וללא פגמים בתוך הריתוך. לא נמצאו סדקים. בריתוך סגסוגות אלומיניום, היתרונות של לייזר מתמשך ברורים. בהשוואה לשיטות ריתוך מסורתיות, יעילות הייצור גבוהה ואין צורך במילוי חוטים. בהשוואה לריתוך לייזר דופק, זה יכול לפתור את הפגמים המתרחשים לאחר ריתוך, כגון סדקים, נקבוביות, ניתזים וכו' להבטיח שלסגסוגת האלומיניום יש תכונות מכניות טובות לאחר הריתוך; לא יהיו שקעים לאחר הריתוך, וכמות הליטוש והליטוש לאחר הריתוך מצטמצמת, מה שחוסך בעלויות ייצור. עם זאת, מכיוון שהנקודה של הלייזר הרציף קטן יחסית, דיוק ההרכבה של חומר העבודה אינו גבוה. הדרישות גבוהות יותר.
3. יתרונות ריתוך בלייזר
למכונת ריתוך לייזר CNC האוטומטית עם מחולל לייזר סיבים יש אנרגיה מרוכזת, יעילות ריתוך גבוהה, דיוק עיבוד גבוה ויחס עומק-רוחב ריתוך גדול. קל למקד, ליישר ולהנחות את קרן הלייזר באמצעות מכשירים אופטיים. ניתן למקם אותו במרחק מתאים מחומר העבודה ולהפנות אותו בין מתקנים או מכשולים סביבו. לא ניתן להשתמש בשיטות ריתוך אחרות עקב מגבלות השטח הנ"ל.
כניסת החום קטנה, האזור המושפע מחום קטן, והמתח והעיוות השיוריים של חומר העבודה קטנים; ניתן לשלוט במדויק על אנרגיית הריתוך, אפקט הריתוך יציב ומראה הריתוך טוב;
ריתוך ללא מגע, שידור סיבים אופטיים, נגישות טובה ומידת אוטומציה גבוהה. אין בעיית נמס כמו ריתוך בקשת בעת ריתוך חומרים דקים או חוטים בקוטר דק. מכיוון שהתאים המשמשים בסוללות ליתיום כוח עוקבים אחר העיקרון של קל משקל, הם עשויים בדרך כלל מאלומיניום קל יותר ונעשים דקים יותר. בדרך כלל, המעטפת, הכיסוי והתחתית חייבים להיות פחות מ-1.0 מ"מ. לחומרים הבסיסיים הנוכחיים של יצרני הזרם המרכזי יש עובי של כ-0.8 מ"מ.
זה יכול לספק ריתוך חוזק גבוה עבור שילובי חומרים שונים, במיוחד בעת ריתוך נחושת ואלומיניום. זוהי גם הטכניקה היחידה להלחמת ניקל מצופה אלקטרוניקה לחומרי נחושת.
4. קשיים בתהליך ריתוך בלייזר
נכון לעכשיו, מעטפות סוללות מסגסוגת אלומיניום מהוות למעלה מ-90% מסוללת הליתיום הכוחנית כולה. הקושי בריתוך טמון ברפלקטיביות הגבוהה במיוחד של סגסוגת אלומיניום ללייזר וברגישות הגבוהה של הנקבוביות במהלך הריתוך. כמה בעיות ופגמים יתרחשו בהכרח במהלך הריתוך, כשהחשובים שבהם הם נקבוביות, סדקים חמים ופיצוצים.
נקבוביות נוטות להופיע במהלך תהליך ריתוך הלייזר של סגסוגת אלומיניום. שני סוגים עיקריים הם נקבוביות מימן ונקבוביות הנגרמות על ידי התפוצצות בועות. מכיוון שקצב הקירור של ריתוך בלייזר מהיר מדי, בעיית חורי המימן חמורה יותר, ומופיע סוג נוסף של חור עקב קריסת חורים קטנים בריתוך בלייזר.
בעיית פיצוח תרמי. סגסוגת אלומיניום היא סגסוגת אוקטית טיפוסית. הוא נוטה לסדקים חמים במהלך הריתוך, כולל סדקי גביש ריתוך וסדקי נזילות HAZ. עקב הפרדת רכיבים באזור הריתוך, תתרחש הפרדה אוקטית והמסת גבול התבואה. תחת לחץ, סדקי נזילות ייווצרו בגבולות התבואה, ויפחיתו את הביצועים של חיבורים מרותכים.
בעיית פיצוץ (המכונה גם התזה). גורמים רבים גורמים לפיצוצים כמו ניקיון החומר, טוהר החומר עצמו, מאפייני החומר עצמו ועוד. הגורם המכריע הוא יציבות הלייזר. בליטות פני המעטפת, נקבוביות ובועות פנימיות. הסיבה העיקרית היא שקוטר ליבת הסיבים קטן מדי או שהגדרת אנרגיית הלייזר גבוהה מדי. זה לא שככל שאיכות האלומה טובה יותר, כך אפקט הריתוך טוב יותר, כפי שחלק מספקי ציוד הלייזר קידמו. איכות קרן טובה מתאימה לריתוך סופרפוזיציה עם עומק חדירה גדול יותר. מציאת פרמטרי התהליך הנכונים היא המפתח לפתרון הבעיה.
קשיים אחרים
ריתוך של כרטיסיות ארוזות רכות דורש כלי ריתוך גבוהים. יש ללחוץ בחוזקה על הלשוניות כדי להבטיח את פער הריתוך. זה יכול לממש ריתוך במהירות גבוהה של מסלולים מורכבים כגון צורות S וצורות ספירלה, להגדיל את שטח המפרק של הריתוך ולחזק את חוזק הריתוך.
הריתוך של ליבות סוללה גליליות משמש בעיקר לייצור האלקטרודה החיובית. מכיוון שהמעטפת של האלקטרודה השלילית דקה, קל מאוד לרתך אותה. לדוגמה, חלק מהיצרנים משתמשים כיום בתהליך ללא ריתוך עבור האלקטרודה השלילית, בעוד ריתוך לייזר משמש עבור האלקטרודה החיובית.
הקטבים או חלקי החיבור מזוהמים באופן עבה כאשר שילוב הסוללות המרובע מרותך. כאשר חלקי החיבור מרותכים, המזהמים מתפרקים ויוצרים בקלות נקודות פיצוץ ריתוך וחורים. קל לרתך סוללות עם מוטות דקים וחלקי מבנה מפלסטיק או קרמיקה מתחת. לִלבּוֹשׁ. כאשר המוט קטן, קל לרתך עד שהפלסטיק נשרף ויוצר נקודת פיצוץ. אין להשתמש ביריעות חיבור רב-שכבתיות. חורים בין השכבות מקשים על ריתוך איתן.
התהליך החשוב ביותר בתהליך הריתוך של סוללות מרובעות הוא אריזת כיסוי המעטפת, המחולקת לריתוך הכיסוי העליון והכיסוי התחתון לפי המיקומים השונים. מכיוון שהסוללות שהם מייצרים קטנות, חלק מהיצרנים משתמשים בתהליך ציור עמוק לייצור מעטפת הסוללה וצריכים רק לרתך את המכסה העליון.
5. גורמים המשפיעים על איכות הריתוך
ריתוך בלייזר היא כיום שיטה חשובה המומלצת לריתוך סוללות ברמה גבוהה. ריתוך בלייזר הוא תהליך בו קרן לייזר בעלת אנרגיה גבוהה מקרינה את חומר העבודה, גורמת לעלייה חדה בטמפרטורת העבודה, להמסת היצירה ולחיבור מחדש ליצירת חיבור קבוע. חוזק הגזירה ועמידות הקריעה של ריתוך לייזר טובים יחסית. מוליכות, חוזק, אטימות אוויר, עייפות מתכת ועמידות בפני קורוזיה של ריתוך סוללה הם ריתוך טיפוסי.
קריטריונים להערכת איכות
גורמים רבים משפיעים על איכות ריתוך הלייזר. חלקם נדיפים ביותר ובעלי חוסר יציבות ניכרת. כיצד ניתן להגדיר ולשלוט בצורה נכונה בפרמטרים אלו בטווח מתאים במהלך ריתוך לייזר מהיר ורציף כדי להבטיח איכות ריתוך? האמינות והיציבות של יצירת תפר ריתוך הם נושאים חשובים הקשורים למעשיות ולתיעוש של טכנולוגיית ריתוך לייזר. הגורמים החשובים המשפיעים על איכות ריתוך הלייזר מחולקים לשלושה היבטים: ציוד ריתוך, מצב חלקי העבודה ופרמטרי תהליך.
Acey New Energy היא ספק מקצועי המתמחה במכונות הרכבה לסוללות ליתיום, כגון מכונות לדירוג קיבולת סוללות, מכונות הדבקת נייר לבידוד סוללות, מכונות מיון סוללות, בודקי BMS, מכונות ריתוך נקודת סוללה, מכונות ריתוך לייזר, מכונות הדבקת חוטים קוליים, סוללה. בודק מקיף, טעינת מארז סוללות, בודק הזדקנות פריקה וכו'. אנו מספקים פתרון חד פעמי לקווי ייצור של ערכות סוללות. אם אתה מעוניין, אנא אל תהסס לפנות אלינו.
