در زمینه تولید باتری وسیله نقلیه الکتریکی (EV) ، جوشکاری لیزر یک فناوری اساسی است که دقت ، قابلیت اطمینان و کارآیی بالایی را در اتصال سلول های باتری و اتوبوس ها فراهم می کند. جوشکاری لیزر می تواند سلول ها و اجزای باتری با کیفیت مداوم را تولید کند و طراحی باتری EV با کارایی پیچیده تر و بالاتر را ایجاد کند. با این حال ، برای استفاده کامل از مزایای غیرقابل انکار جوشکاری لیزر ، برخی از عوامل کلیدی وجود دارد که باید قبل از شروع تولید باتری ، از ابزارهای تا تضمین کیفیت (QA) در نظر گرفته شود.
روش بستن را انتخاب کنید
دو روش اساسی برای طراحی ابزار برای فشار دادن صفحات اتوبوس یا جمع آوری روی پایانه های سلولی وجود دارد: ماسک لحیم کاری یا بستن سلول تک. انتخاب این دو روش بستن تأثیر زیادی بر کارآیی تولید و سازگاری دارد.
نقاب لحیم کاری با بستن نوار اتوبوس به چندین سلول به طور همزمان ، سرعت و کارآیی را فراهم می کند ، اما ضرر این است که تحمل های بعدی باید محکم تر باشند تا از تماس کافی باس به سلول در یک منطقه بزرگ اطمینان حاصل شود. در مقابل ، بستن تک سلولی می تواند تغییرات بیشتری در آرایش سلول یا هندسه داشته باشد ، تولید و کاهش هزینه ها را ساده کند. با این حال ، این انعطاف پذیری با هزینه سرعت حاصل می شود. جوشکاری لیزر می تواند سرعت جوشکاری اتوبوس به سلول را فراهم کند ، گاهی اوقات بیش از دوجین سلول در ثانیه ، اما روشهای بستن کندتر سرعت جوش را محدود می کند.
از موقعیت دقیق واحد اطمینان حاصل کنید
جوشکاری لیزر یک فرآیند فوق العاده دقیق است و برای اطمینان از جوش های یکنواخت ، موقعیت یابی سلولهای باتری باید سازگار و دقیق باشد. تغییرات در ترتیب سلولهای درون باتری می تواند منجر به جوش های نادرست یا نفوذ کافی جوش شود و یکپارچگی ساختاری را به خطر بیاندازد. طرح های نگهدارنده سلول محکم تر به طور کلی تغییرات در موقعیت سلول را کاهش می دهد اما می تواند خطر ابتلا به فشار بیش از حد و آسیب سلولی را در حین نصب ایجاد کند. بهینه سازی طراحی بسته باتری و به حداقل رساندن شکاف ها با استفاده از راهنماهای تراز ، دسترسی و کیفیت جوش را بهبود می بخشد.
طراحی اتوبوس فقط مربوط به عملکرد نیست
طراحی یک اتوبوس موثر یا جمع کننده فعلی چیزی بیش از بهینه سازی عملکرد الکتریکی نیست. ضخامت سفتی و انعطاف پذیری را تعیین می کند و عواملی مانند ضخامت هم بر پارامترهای ابزار و هم بهینه لیزر تأثیر می گذارد. اتوبوس های ضخیم تر ، که به طور معمول در سلولهای منشوری استفاده می شود ، جریان را به طور کارآمد حمل می کنند اما برای برقراری تماس با پایانه های باتری دشوار است. علاوه بر این ، مواد ضخیم تر زمان نفوذ لیزر را افزایش می دهند.
مواد Busbar در هنگام طراحی باتری های باتری EV مورد توجه خاصی قرار دارد. مس از مدتها قبل به دلیل هدایت الکتریکی خوب ، ماده انتخابی برای Busbars و سایر عملکردهای باتری EV بوده است. با این حال ، آلومینیوم به دلیل خاصیت الکتریکی خوب خود ، به عنوان جایگزینی برای اتوبوس های مس محبوبیت پیدا می کند و در عین حال وزن باتری را نیز کاهش می دهد. اتوبوس های آلومینیومی معمولاً نیمی از وزن اتوبوس های مس هستند.
خوشبختانه ، لیزرهایی که به طور خاص برای جوشکاری باتری EV طراحی شده اند می توانند سرعت جوشکاری بالا و کیفیت جوش عالی را برای طیف گسترده ای از طرح ها و مواد اتوبوس حفظ کنند. لیزرهای جوشکاری باتری به طور معمول پرتوی بسیار متمرکز با کیفیت پرتوهای بالا را فراهم می کنند و امکان نفوذ سریع جوش بدون منطقه بزرگ تحت تأثیر گرما را فراهم می کند.
برنامه ریزی برای نیازهای دفع باتری
با وجود میلیون ها دلار ، اگر نه میلیارد ها ، جوش های Busbar به سلول توسط تولید کنندگان باتری EV هر سال ساخته می شوند ، اتوماسیون کارآمد بسیار مهم است. عوامل زیادی وجود دارد که باعث طراحی باتری می شود ، اما محل ترمینال ها در یک سلول استوانه ای نمونه خوبی است.
سلولهای استوانه ای را می توان با پایانه های مثبت و منفی در بالا یا با ترمینال مثبت در بالا و ترمینال منفی در پایین طراحی کرد. انتخاب این دو طرح سرعت و پیچیدگی تولید را تعیین می کند. طراحی سنتی/پایین سنتی ، طراحی Busbar را ساده می کند اما به یک مرحله انتقال سلول اضافی نیاز دارد تا مونتاژ را برای جوش دوم بچرخاند. با معرفی سلول 4680 ، طراحی بالا/بالا متداول تر شده است ، که امکان چرخه تولید سریعتر و کنترل سلول های کمتر را فراهم می کند ، اما نیاز به قرارگیری دقیق جوش در تحمل های محکم و همچنین طرح های پیچیده تر اتوبوس دارد.
صرف نظر از طراحی باتری یا نیاز به جوشکاری باتری ، جوشکاری لیزر برای اتوماسیون بسیار مناسب است. یک سیستم جوشکاری لیزر باتری وسیله نقلیه الکتریکی موثر می تواند نیازهای مراحل مختلف تولید را از تحقیق و توسعه تا تولید انبوه برآورده کند و می تواند الزامات قالب و باتری را برآورده کند.
یک فرآیند تضمین کیفیت قوی را در خود جای دهید
جوشکاری لیزر یک فرآیند بسیار پایدار و تکرار شونده است که سلولهای ورودی از کیفیت و تحمل سطح مداوم برخوردار هستند. با این حال ، اگر تغییرات غیر منتظره ای در خصوصیات بعدی یا موقعیتی وجود داشته باشد ، خرابی جوش می تواند نتیجه بگیرد. جوش های معیوب می توانند منجر به بازپرداخت یا ضایعات گران شوند و در بدترین حالت ، خرابی فاجعه بار محصول نهایی. بنابراین ، لازم است که هر جوش اتوبوس به ترمینال را به طور دقیق و کارآمد اندازه گیری و آزمایش کنید.
آزمایش مخرب نتایج دقیقی می دهد اما پرهزینه است و هر جوش را اندازه نمی گیرد. روش هایی مانند فوتودیودها هر جوش را با پیشرفت اندازه گیری می کنند ، اما فقط با نتایج زیر قطبی اندازه گیری های غیرمستقیم ارائه می دهند. تولید کنندگان باتری EV به طور فزاینده ای به اندازه گیری جوش در زمان واقعی تبدیل می شوند. اندازه گیری جوش در زمان واقعی عوامل مهم مانند عمق جوش به طور مستقیم در طی فرآیند جوشکاری ، داده های بسیار دقیق قابل مقایسه با آزمایش مخرب را ارائه می دهد. علاوه بر این ، روند داده های اندازه گیری جوش می تواند رانش فرآیند را تشخیص دهد و به تولید کنندگان باتری کمک می کند تا از جوش های غیرقابل قبول در آینده جلوگیری کنند.
