Análise dos processos de fabricação de baterias de potência: a aplicação e o desenvolvimento da tecnologia de soldagem a laser

Com o rápido desenvolvimento das novas indústrias de veículos energéticos e de armazenamento de energia, as baterias de energia, como componentes principais, enfrentam desafios significativos em termos de precisão de fabricação e qualidade de soldagem, impactando diretamente a segurança do sistema, o ciclo de vida e a densidade de energia. Com a ampla adoção de tecnologias de células prismáticas, cilíndricas e de bolsa, a soldagem a laser, com sua alta eficiência, alta precisão e baixo impacto térmico, tornou-se uma etapa indispensável e crítica na produção de baterias de energia.

 

 

 

De células a módulos e pacotes, todo processo de fabricação em um sistema de bateria de energia envolve processos complexos de união de materiais. A soldagem a laser é usada principalmente nas seguintes áreas:

 

Soldagem de abas e abas de células;

Pré-soldagem de células em alojamentos e vedação de alojamentos;

Soldagem da tampa superior da tampa da bateria de alimentação e vedação da válvula-à prova de explosão;

Soldagem de conectores e componentes estruturais nas etapas do módulo e pack de baterias.

 

Essas soldas incluem componentes estruturais importantes, como a placa de cobertura de alumínio para baterias, a tampa superior da bateria de lítio e a placa bipolar bimetálica de cobre e alumínio. Essas soldas impõem demandas extremamente altas à soldagem a laser em termos de controle térmico, densidade de energia e precisão.

 

 

As caixas e tampas das baterias de alimentação são normalmente feitas de ligas de alumínio (como Al3003). Sua principal função é encapsular o eletrólito e fornecer suporte estrutural para as placas dos eletrodos.

O desempenho de vedação da solda determina diretamente a estanqueidade, a resistência à compressão e a estabilidade-de longo prazo da bateria.

 

Na fabricação de baterias prismáticas, as estruturas comuns incluem:

Tampa prismática da bateria de lítio

Dossel prismático de bateria de lítio

Anexo de bateria de lítio prismática

 

Os processos de soldagem são geralmente divididos em soldagem lateral e soldagem superior:

Soldagem lateral:Impede efetivamente a entrada de respingos na célula da bateria, mas requer alta limpeza da superfície do material e estabilidade do laser.

Soldagem superior:Alta eficiência de produção e facilidade de integração automatizada, mas requer controle rigoroso da entrada de calor e da morfologia da poça de fusão para evitar contaminação celular.

 

A aplicação de novos lasers híbridos azuis ou verdes melhorou significativamente a taxa de absorção da soldagem de ligas de alumínio, reduzindo efetivamente a porosidade e a penetração incompleta e aumentando o rendimento de soldagem das tampas de bateria de alumínio e das tampas da caixa de bateria de alumínio para mais de 95%.
 

 

 

 

1. Soldagem Terminal

Os terminais da bateria de alimentação são normalmente compostos de alumínio positivo e cobre negativo, servindo como ponte crítica para a condução de corrente. O processo de soldagem deve atender simultaneamente aos requisitos de alta condutividade e resistência.

Ao combinar a tecnologia de estampagem de contato elétrico com soldagem de precisão a laser, uma resistência à tração terminal maior ou igual a 500 MPa pode ser alcançada, evitando "buracos de explosão" causados ​​por poros ou impurezas.

 

2. Soldagem de válvula-à prova de explosão

A válvula-à prova de explosão é uma estrutura-de parede fina na placa da tampa da bateria que atua como uma válvula de alívio de pressão. Quando a pressão interna da bateria excede um nível seguro, a válvula se rompe para evitar uma explosão.

 

A soldagem a laser requer uma solda completamente selada em uma chapa de alumínio com 8 mm de espessura, com pressão de ruptura mantida entre 0,4 e 0,7 MPa. Esse processo exige muito do controle de energia, das zonas-afetadas pelo calor e da consistência da solda.

 

 

Adaptadores e conectores flexíveis são componentes-chave que conectam células, tampas e terminais de bateria. A soldagem a laser garante um caminho condutor de baixa{1}}resistência e livre de respingos-de contaminação, especialmente em componentes altamente condutivos, como peças estampadas de cobre com contatos de prata rebitados ou peças estampadas de cobre rebitadas com contato de prata.

 

Na montagem-de módulo, estruturas compostas, como peças estampadas de cobre com contatos de prata rebitados e componentes prensados ​​de cobre, exigem soldagem de penetração de laser de alta-potência para garantir uma ligação estável entre os conectores de cobre e alumínio de 2 mm{3}}de espessura e atender aos requisitos de alta carga de corrente do nível de pacote.

 

 

A inovação contínua na tecnologia de soldagem a laser permitiu um salto qualitativo na fabricação de baterias de energia em termos de segurança, confiabilidade e densidade de energia.

Da tampa superior para células de bateria prismáticas, placas de cobertura de baterias de íons de lítio, até placas de cobertura de baterias de alimentação e suas estruturas de placas de cobertura de liga de alumínio associadas, a soldagem a laser tornou-se um processo de fabricação crítico para garantir a consistência e o alto desempenho do produto.

 

No futuro, com avanços contínuos em soldagem inteligente e equipamentos produzidos internamente, a fabricação de invólucros, tampas e terminais de baterias de energia avançará ainda mais em direção à alta precisão, alta confiabilidade e respeito ao meio ambiente, proporcionando uma força motriz mais forte para a nova indústria de veículos energéticos.