عملية تصنيع بطارية الطاقة: شرح تقنية اللحام بالليزر

على خلفية التطور السريع لصناعة مركبات الطاقة الجديدة، تؤثر جودة تصنيع بطاريات الطاقة، باعتبارها مكونًا أساسيًا للمركبة، بشكل مباشر على سلامة المركبة ودورة حياتها وكثافة الطاقة. تتكون أنظمة بطاريات الطاقة عادةً من خلايا ووحدات بطارية وحزم بطاريات (PACKs). يشتمل هيكلها الداخلي على العديد من وصلات المواد المعدنية، بما في ذلك علامات الأقطاب الكهربائية وقطع التوصيل الموصلة وأغلفة البطاريات وهياكل التغليف. ومن بين روابط الاتصال المهمة هذه، أصبح اللحام بالليزر، بكثافة الطاقة العالية، والمعالجة غير التلامسية، والقدرة العالية على التكيف الآلي، تدريجيًا إحدى العمليات المهمة في تصنيع بطاريات الطاقة. خاصة في هياكل أغلفة سبائك الألومنيوم، مثل مبيت البطارية المصنوع من الألومنيوم أو أغطية الخلايا المنشورية، يمكن أن يحقق اللحام بالليزر اتصالات محكمة الغلق عالية الدقة-، مما يوفر بيئة تغليف مستقرة وموثوقة للجزء الداخلي للبطارية.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تشتمل عملية تصنيع بطاريات الطاقة عادةً على مراحل متعددة، مثل إنتاج الخلايا، و-تجميع المرحلة المتوسطة، وتكامل -النهاية الخلفية مع PACK. في هذه المراحل، يتم استخدام اللحام بالليزر على نطاق واسع في العمليات الرئيسية مثل لحام التبويب، واللحام النقطي بالإلكترود، واللحام المسبق للخلية، ولحام غلاف وختم الغطاء العلوي، وختم منفذ حقن السائل. وفي الوقت نفسه، في الوحدة النهائية ومرحلة تجميع PACK، يجب أيضًا إكمال عمليات مثل لحام قطعة التوصيل، ولحام الصمام المضاد للانفجار-، واللحام الطرفي للبطارية. غالبًا ما يتم دمج هذه الهياكل بشكل مباشر في المكونات الهيكلية مثل علب البطاريات المنشورية المصنوعة من سبائك الألومنيوم أو أغلفة الألومنيوم لخلايا بطارية أيون الليثيوم. لذلك، تلعب جودة اللحام دورًا حاسمًا في أداء إغلاق البطارية، والقوة الهيكلية، والاستقرار الحراري.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

في هيكل الخلية، يعد لحام الختم بين غلاف البطارية ولوحة الغطاء إحدى خطوات التصنيع الأكثر أهمية. عادة ما تكون أغلفة بطارية الطاقة مصنوعة من سبائك الألومنيوم من سلسلة 3003، بسمك يمكن التحكم فيه بشكل عام بين 0.6 و0.8 ملم. يمكن تحقيق اللحامات عالية الجودة- بين الغلاف ولوحة الغطاء من خلال اللحام بالليزر النبضي منخفض الطاقة-، وبالتالي تشكيل مساحة ثابتة ومغلقة. بالنسبة للخلايا المنشورية، يتم تمثيل هذا الهيكل عادةً على شكل غلاف ألومنيوم للخلية المنشورية أو غلاف ألومنيوم لبطارية أيون الليثيوم - المنشورية. في الإنتاج الفعلي، تشمل عيوب اللحام بشكل أساسي الاختراق غير الكامل والمسامية وانهيار اللحام. تؤثر هذه العيوب بشكل مباشر على أداء الختم ومقاومة الضغط في غلاف البطارية، مما يؤثر على عمر البطارية وأداء السلامة. يعد اللحام الطرفي للبطارية بمثابة هيكل اتصال مهم لتوصيل التيار في بطاريات الطاقة. تنقسم الأطراف عمومًا إلى أقطاب موجبة وسالبة، حيث يكون القطب الموجب مصنوعًا عادةً من الألومنيوم والقطب السالب من النحاس.

 

يمكن توصيل خلايا متعددة على التوالي أو بالتوازي باستخدام موصلات اللحام لتشكيل وحدة بطارية كاملة. عادةً ما يتم دمج المحطات الطرفية مع غطاء البطارية ويتم تثبيتها في الهيكل العلوي لقذيفة الألومنيوم لخلية الليثيوم أو غلاف الألومنيوم لبطارية خلية الليثيوم. في اللحام الفعلي، يكون اللحام الطرفي عرضة للعيوب مثل المسام، ويرجع ذلك أساسًا إلى القطر الصغير لمنطقة اللحام وميل الشوائب مثل ختم الزيت أو عوامل التنظيف إلى البقاء. تحت إشعاع الليزر عالي الكثافة-الطاقة-، تتبخر هذه الشوائب بسرعة لتشكل فقاعات، والتي تفلت وتشكل فراغات اللحام. ولذلك، يعد التنظيف قبل-اللحام وتحسين منحنى طاقة الليزر أمرًا ذا أهمية خاصة.

 

يعد لحام الصمام المضاد للانفجار-عنصرًا مهمًا في بنية أمان بطاريات الطاقة. عادةً ما يتم تثبيت الصمامات المقاومة للانفجار- على غطاء البطارية، وتتمثل وظيفتها في التمزق النشط وتحرير الضغط عندما يزيد الضغط الداخلي للبطارية بشكل غير طبيعي، وبالتالي منع حوادث انفجار البطارية. عادةً ما يتم إنشاء الصمامات المقاومة للانفجار-من طبقتين من صفائح الألومنيوم الملحومة بالليزر-معًا، مع التحكم في ضغط التفجير عادةً بين 0.4 و0.7 ميجا باسكال. غالبًا ما يتم دمج هذا الهيكل في عبوات علب بطاريات الألومنيوم لمركبات الطاقة الجديدة أو حزم البطاريات ذات أغلفة الألومنيوم، مما يتطلب رقابة صارمة للغاية على إحكام اللحام وإدخال الحرارة. يمكن أن تؤدي طاقة اللحام المفرطة أو غير الكافية إلى ضغوط تشغيل غير مستقرة في الصمام المضاد للانفجار-، مما يؤثر على أداء السلامة العام للبطارية.

 

أثناء تصنيع وحدة البطارية، يعد لحام المحول عملية حاسمة لتوصيل خلية البطارية بلوحة الغطاء. لا يحتاج المحول إلى موصلية جيدة فحسب، بل يجب أيضًا أن يتحمل الأحمال الحالية الكبيرة والضغوط الميكانيكية. في التصميمات العملية، يتم عادةً لحام المحول بغلاف بطارية من الألومنيوم المسحوب بعمق أو غلاف من الألومنيوم، مما يشكل اتصالاً مستقرًا مع ألسنة الخلية. نظرًا لامتصاص النحاس المنخفض لليزر وانعكاسه العالي، يلزم وجود كثافة طاقة أعلى أثناء لحام المعدن المختلف من النحاس- والألومنيوم لضمان اختراق اللحام وقوة الارتباط. وفي الوقت نفسه، من الضروري التحكم الصارم في التناثر لمنع الجسيمات من دخول خلية البطارية والتسبب في حدوث دوائر قصيرة.

 

في أنظمة حزمة بطاريات الطاقة، تؤثر جودة اللحام لوحدات البطارية بشكل مباشر على التوحيد الحالي وأداء الإدارة الحرارية للنظام بأكمله. تتكون وحدة البطارية من خلايا متعددة متصلة على التوالي وبالتوازي، وتتطلب أيضًا نظام إدارة البطارية (BMS) للمراقبة والحماية. في هذا الهيكل المعقد، يتطلب لحام قطع التوصيل عادةً معدات ليزر عالية الطاقة- لتحقيق لحام مستقر لمواد النحاس أو الألومنيوم السميكة. على سبيل المثال، في أنظمة تخزين الطاقة-الكبيرة الحجم أو مجموعات مركبات الطاقة الجديدة، يتم عادةً تركيب هيكل التوصيل داخل الإطار الهيكلي بغلاف من الألومنيوم لخلايا فوسفات حديد الليثيوم أو غلاف من الألومنيوم لبطارية أيون الليثيوم المنشورية لضمان القوة الهيكلية والموثوقية الكهربائية للوحدة.

 

على الرغم من أن اللحام بالليزر له مزايا كبيرة في تصنيع بطاريات الطاقة، إلا أنه لا تزال هناك العديد من التحديات التقنية في لحام مواد سبائك الألومنيوم. أولاً، هناك مسألة المسامية. نظرًا لقابلية ذوبان الهيدروجين العالية في حوض سبائك الألومنيوم المنصهر، تتشكل مسام الهيدروجين بسهولة أثناء التصلب السريع. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي انهيار الثقب أثناء اللحام بالليزر إلى حدوث عيوب مسامية. ثانيا، هناك مسألة التكسير الساخن. نظرًا لأن سبائك الألومنيوم هي سبائك سهلة الانصهار نموذجية، فإن شقوق التميع الحدودي للحبيبات تكون عرضة لحدوثها أثناء تبريد اللحام، مما يقلل من قوة وصلة اللحام. تعد هذه المشكلات شائعة بشكل خاص في لحام المكونات الهيكلية الهامة مثل أغلفة الألومنيوم لخلايا بطارية أيون الليثيوم- أو علب البطاريات المنشورية المصنوعة من سبائك الألومنيوم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عيب شائع آخر هو ترشيش اللحام، المعروف أيضًا باسم "الترشيش". عادةً ما تنتج هذه الظاهرة عن تلوث سطح المواد، أو كثافة طاقة الليزر العالية بشكل مفرط، أو عدم استقرار شعاع الليزر بشكل كافٍ. عندما تكون هناك مسام أو نتوءات على سطح المادة في منطقة اللحام، فإن الليزر عالي الطاقة-يمكن أن يتسبب بسرعة في تبخر موضعي، مما يؤدي إلى تناثر المعادن. بالنسبة لوحدات البطاريات المثبتة في أغلفة الألومنيوم للخلية المنشورية أو هياكل غلاف البطارية المصنوعة من الألومنيوم، يمكن أن يؤدي دخول الرذاذ إلى الخلية إلى فشل العزل أو مخاطر حدوث ماس كهربائي. لذلك، في الإنتاج الفعلي، يجب تقليل مشاكل التناثر عن طريق تحسين معلمات الليزر، وتحسين نظافة المواد، والتحكم بشكل صحيح في حجم البقعة.

 

تختلف عمليات اللحام أيضًا باختلاف هياكل البطاريات. على سبيل المثال، في عملية اللحام بالألسنة الخاصة ببطاريات الأكياس، هناك حاجة إلى أدوات خاصة للضغط على الألسنة بإحكام لضمان وجود فجوة لحام مستقرة، وبالتالي تحقيق مسار لحام على شكل S- أو حلزوني. بالنسبة للبطاريات الأسطوانية، يتركز اللحام بشكل أساسي في منطقة توصيل القطب الموجب لأن غلاف القطب السالب أرق وعرضة للاحتراق-. تستخدم البطاريات المنشورية في المقام الأول طريقة اللحام بتغليف الغلاف- والغطاء-، والتي تنقسم عادةً إلى هياكل ملحومة علوية- وهياكل ملحومة جانبية-. تعمل الطرق الملحومة الجانبية- على تقليل خطر دخول الرذاذ إلى الخلية، ولكنها تتطلب معايير أعلى لنظافة المواد واستقرار المعدات. تُعد طرق اللحام العلوي-ملائمة أكثر للإنتاج الضخم، ولكنها تتطلب تقنيات معالجة أكثر دقة للقشرة. تُستخدم هياكل اللحام هذه بشكل شائع في هياكل أغلفة البطاريات، مثل أغلفة الألومنيوم لبطاريات أيون الليثيوم- المنشورية أو حالات بطاريات الألومنيوم لمركبات الطاقة الجديدة.

 

بشكل عام، مع تطور مركبات الطاقة الجديدة وصناعات تخزين الطاقة، يتطور تصنيع بطاريات الطاقة نحو دقة أعلى وأتمتة وذكاء. أصبحت تكنولوجيا اللحام بالليزر، مع مزاياها المتمثلة في الكفاءة العالية والتأثير الحراري المنخفض وقابلية التطبيق على الهياكل المعقدة، عملية تصنيع رئيسية في إنتاج بطاريات الطاقة. بدءًا من تعبئة الخلايا وحتى تجميع الوحدات وتكامل نظام PACK، تمر تقنية اللحام بالليزر خلال عملية التصنيع بأكملها وتشكل درجة عالية من التآزر مع المكونات الهيكلية الرئيسية مثل خلايا الليثيوم وأغلفة الألومنيوم وحزم البطاريات ذات أغلفة الألومنيوم.

 

 

في عملية تصنيع بطاريات الطاقة،-لا تحتاج أغلفة البطاريات عالية الجودة إلى خصائص مواد ممتازة فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى أن تكون قادرة على التكيف مع عمليات اللحام الدقيقة. تتخصص شركتنا في البحث والتطوير والتصنيع للمكونات الهيكلية لبطاريات الطاقة الجديدة، مما يوفر مجموعة متنوعة من حلول مبيت البطاريات عالية الدقة-، بما في ذلك مبيت البطارية المصنوع من الألومنيوم المسحوب بعمق، وحافظة الخلايا المنشورية، والأغلفة المصنوعة من الألومنيوم لخلايا بطارية أيون الليثيوم-. هذه المكونات مصنوعة من سبائك ألومنيوم عالية القوة- ويتم تصنيعها من خلال عمليات الختم الدقيق وعمليات الرسم العميق، مما يلبي المتطلبات الصارمة لبطاريات الطاقة من حيث الختم والقوة الهيكلية وقابلية اللحام.

 

يتم استخدام منتجاتنا على نطاق واسع في أنظمة بطاريات الطاقة الجديدة لمركبات الطاقة، وأنظمة بطاريات تخزين الطاقة، ووحدات البطاريات عالية الأداء-، مما يوفر للعملاء غلافًا موثوقًا به من الألومنيوم للبطارية وحزمة الإسكان الألومنيومحلول للمساعدة في تحسين سلامة وكفاءة تصنيع أنظمة البطاريات.