Application du soudage laser dans le domaine des batteries au lithium

Application du soudage laser dans le domaine des batteries au lithium

Les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans divers appareils électroniques (tels que les téléphones mobiles, les ordinateurs portables, les PDA, les appareils photo numériques et les caméscopes numériques, etc.) en raison de leur énergie spécifique élevée, de leur longue durée de vie, de leur faible autodécharge et de leur absence d'effet mémoire. et pas de pollution. Outre les transports (voitures de patrouille, vélos électriques, véhicules électriques, etc.), c'est devenu une industrie de haute technologie soutenue par le domaine énergétique de la Chine.

 

Les batteries de puissance font référence aux batteries utilisées dans les véhicules électriques. Par rapport aux batteries de petite capacité (telles que les batteries de téléphones portables, d'ordinateurs portables, etc.), elles ont une capacité et une puissance de sortie plus grandes et peuvent être utilisées dans les alimentations électriques de conduite de véhicules électriques et dans les grandes applications d'alimentation électrique mobiles. de batteries secondaires. Il existe de nombreux procédés de fabrication de batteries lithium-ion ou de blocs-batteries, parmi lesquels de nombreux procédés, tels que le soudage d'étanchéité de valve antidéflagrant, le soudage de languettes, le soudage de connexions souples, le soudage par points de casque de sécurité, le soudage d'étanchéité de boîtier de batterie, le module et le PACK. soudage. Le soudage au laser est le meilleur procédé. Les matériaux utilisés pour le soudage des batteries de puissance comprennent principalement le cuivre pur, l'aluminium, les alliages d'aluminium, l'acier inoxydable, etc.

 

 

1. Soudage de valve antidéflagrante de batterie
La valve antidéflagrante de la batterie est un corps de valve à paroi mince sur la plaque d'étanchéité de la batterie. Lorsque la pression interne de la batterie dépasse la valeur spécifiée, le corps de la valve antidéflagrante se rompt pour empêcher la batterie d'éclater. La soupape de sécurité a une structure ingénieuse et ce processus nécessite des processus de soudage laser extrêmement stricts. Avant l'utilisation du soudage laser continu, le soudage laser pulsé était utilisé pour souder les valves antidéflagrantes des batteries. Le soudage continu et étanche a été obtenu grâce au chevauchement et à la couverture des joints de soudure. Cependant, l'efficacité du soudage était faible et les performances d'étanchéité étaient relativement médiocres. Le soudage laser continu peut réaliser un soudage à grande vitesse et de haute qualité, et la stabilité du soudage, l'efficacité et le rendement du soudage peuvent être garantis.

 

2. Soudage des languettes de batterie
Les onglets sont généralement divisés en trois matériaux. L'électrode positive de la batterie utilise un matériau en aluminium (Al) et l'électrode négative utilise un matériau en nickel (Ni) ou en nickel cuivré (Ni-Cu). Dans le processus de fabrication des batteries de puissance, l’une des étapes consiste à souder les languettes et les pôles de la batterie ensemble. Dans la production de batteries secondaires, elle doit être soudée avec une autre soupape de sécurité en aluminium. Le soudage doit non seulement assurer une connexion fiable entre la languette et le poteau, mais nécessite également que la soudure soit lisse et belle.

3. Pôles de batterie avec soudage par points
Les matériaux utilisés pour les bandes de pôles de batterie comprennent des bandes d'aluminium pur, des bandes de nickel, des bandes composites aluminium-nickel et une petite quantité de bandes de cuivre. Le soudage des bandes de pôles de batterie utilise généralement des machines à souder par impulsion. Avec l'émergence du laser quasi continu QCW d'IPG, il a également été largement utilisé dans le soudage de bandes de pôles de batteries. Dans le même temps, en raison de la bonne qualité du faisceau, le point de soudure peut être très petit. , qui présente des avantages uniques dans le traitement du soudage de bandes d'aluminium à haute réflectivité, de bandes de cuivre et de bandes de pôles de batterie à bande étroite (largeur de bande de pôles inférieure à 1,5 mm).

 

4. Scellement et soudage de la coque et de la plaque de recouvrement de la batterie électrique
Les matériaux de coque des batteries de puissance comprennent l’alliage d’aluminium et l’acier inoxydable. Parmi eux, l'alliage d'aluminium est le plus utilisé, généralement l'alliage d'aluminium 3003, et quelques-uns utilisent de l'aluminium pur. L'acier inoxydable est le matériau ayant la meilleure soudabilité au laser, notamment l'acier inoxydable 304. Que ce soit en utilisant un laser pulsé ou continu, des soudures avec un bon aspect et de bonnes performances peuvent être obtenues.

 

Les performances de soudage laser de l'aluminium et des alliages d'aluminium varient légèrement en fonction de la méthode de soudage utilisée. À l'exception de l'aluminium pur et des alliages d'aluminium de la série 3, le soudage par impulsion ou le soudage continu ne pose aucun problème. Pour d’autres séries d’alliages d’aluminium, le soudage laser continu est le meilleur choix pour réduire la sensibilité aux fissures. Dans le même temps, choisissez un laser avec une puissance appropriée en fonction de l'épaisseur du boîtier de la batterie d'alimentation. Généralement, lorsque l'épaisseur du boîtier est inférieure à 1 mm, vous pouvez envisager d'utiliser un laser monomode de moins de 1 000 W. Si l'épaisseur est supérieure à 1 mm, vous devez utiliser un laser monomode ou multimode d'une puissance supérieure à 1000W.

 

Les batteries au lithium de petite capacité utilisent souvent des coques en aluminium relativement fines (l'épaisseur est d'environ 0,25 mm), et certaines, comme la 18650, utilisent des coques en acier. En raison de l’épaisseur du boîtier, des lasers de plus faible puissance sont généralement utilisés pour souder ce type de batterie. En utilisant un laser continu pour souder des batteries au lithium à coque mince, l'efficacité peut être augmentée de 5 à 10 fois, et l'apparence et l'étanchéité sont meilleures. Il existe donc une tendance au remplacement progressif des lasers pulsés dans ce domaine d’application.

 

5. Module de batterie d'alimentation et soudage du pack
La connexion série et parallèle entre batteries de puissance est généralement complétée par le soudage de la pièce de connexion à la batterie unique. Les matériaux des électrodes positives et négatives sont différents, généralement du cuivre et de l'aluminium. Étant donné que le cuivre et l'aluminium forment un composé fragile après le soudage au laser, ils ne peuvent pas répondre aux exigences d'utilisation, en plus du soudage par ultrasons, le cuivre et le cuivre, l'aluminium et l'aluminium sont généralement soudés au laser. Dans le même temps, étant donné que le cuivre et l'aluminium conduisent la chaleur très rapidement et ont une réflectivité laser très élevée, et que l'épaisseur de la pièce de connexion est relativement grande, un laser de plus grande puissance est nécessaire pour réaliser le soudage.

 

 

Caractéristiques des batteries au lithium soudées au laser
De la fabrication des cellules de batterie au lithium à l’assemblage des packs de batteries, le soudage est un processus de fabrication très important. La conductivité, la résistance, l'étanchéité à l'air, la fatigue du métal et la résistance à la corrosion des batteries au lithium sont des normes typiques d'évaluation de la qualité du soudage des batteries. . Le choix des méthodes et des procédés de soudage affectera directement le coût, la qualité, la sécurité et la cohérence de la batterie. Le soudage au laser est devenu la solution privilégiée pour de nombreuses tâches de soudage en raison de ses avantages tels que le soudage sûr et fiable, la technologie de précision et la protection de l'environnement.

 

Avantages du soudage laser
1.	Le soudage au laser est un processus de fabrication intégré qui décompose les matières premières telles que les matériaux d'électrodes positives et négatives, les séparateurs et les électrolytes en pièces entières. Toutes les matières premières sont soudées dans des cellules de batterie ou des modules PACK, directement utilisables dans le domaine automobile.
2.	Les matières premières des batteries ordinaires représentent une proportion croissante du coût et sont achetées en grandes quantités en tonnes. Les équipements de soudage au laser permettent essentiellement de réduire les coûts en achetant les matières premières en une seule fois.
3.	Le soudage au laser peut considérablement améliorer la sécurité, la fiabilité et la durée de vie des batteries automobiles, avec une qualité de soudage et une automatisation élevées : Le soudage au laser a une densité d'énergie élevée, une faible déformation de soudage et une petite zone affectée par la chaleur, ce qui peut améliorer efficacement la précision des pièces. Les soudures sont lisses, sans impuretés, uniformes et denses, et ne nécessitent aucun travail de meulage supplémentaire. Le soudage au laser peut être contrôlé avec précision, avec un petit point lumineux focalisé et un positionnement très précis, une automatisation facile à réaliser avec des bras robotisés, des performances d'équipement stables et une utilisation facile, améliorer l'efficacité du soudage, réduire les heures de travail et réduire les coûts. Lors du soudage au laser de plaques minces ou de fils de faible diamètre, il ne sera pas aussi susceptible de fondre que le soudage à l'arc.