एल्यूमीनियम शेल बैटरियों के लिए लेजर वेल्डिंग तकनीक का विस्तृत विवरण

वर्गाकार एल्यूमीनियम शेल लिथियम बैटरियों के कई फायदे हैं जैसे सरल संरचना, अच्छा प्रभाव प्रतिरोध, उच्च ऊर्जा घनत्व और बड़ी सेल क्षमता। वे हमेशा घरेलू लिथियम बैटरी विनिर्माण और विकास की मुख्य दिशा रहे हैं, जिसका बाजार में 40% से अधिक हिस्सा है।

चौकोर एल्यूमीनियम शेल लिथियम बैटरी की संरचना चित्र में दिखाई गई है, जो बैटरी कोर (सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड शीट, विभाजक), इलेक्ट्रोलाइट, शेल, शीर्ष कवर और अन्य घटकों से बनी है।

चौकोर एल्यूमीनियम खोल लिथियम बैटरी संरचना

वर्गाकार एल्युमीनियम शेल लिथियम बैटरियों के निर्माण और संयोजन प्रक्रिया के दौरान, बड़ी संख्या मेंलेसर वेल्डिंगप्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है, जैसे: बैटरी कोशिकाओं और कवर प्लेटों के नरम कनेक्शन की वेल्डिंग, कवर प्लेट सीलिंग वेल्डिंग, सीलिंग नेल वेल्डिंग, आदि। लेजर वेल्डिंग प्रिज्मीय पावर बैटरी के लिए मुख्य वेल्डिंग विधि है। इसकी उच्च ऊर्जा घनत्व, अच्छी शक्ति स्थिरता, उच्च वेल्डिंग परिशुद्धता, आसान व्यवस्थित एकीकरण और कई अन्य फायदों के कारण,लेसर वेल्डिंगप्रिज्मीय एल्यूमीनियम शेल लिथियम बैटरी की उत्पादन प्रक्रिया में अपूरणीय है। भूमिका।

मावेन 4-अक्ष स्वचालित गैल्वेनोमीटर प्लेटफ़ॉर्मफाइबर लेजर वेल्डिंग मशीन

शीर्ष कवर सील का वेल्डिंग सीम वर्गाकार एल्यूमीनियम शेल बैटरी में सबसे लंबा वेल्डिंग सीम है, और यह वेल्डिंग सीम भी है जिसे वेल्ड करने में सबसे लंबा समय लगता है। हाल के वर्षों में, लिथियम बैटरी विनिर्माण उद्योग तेजी से विकसित हुआ है, और शीर्ष कवर सीलिंग लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया प्रौद्योगिकी और इसकी उपकरण प्रौद्योगिकी भी तेजी से विकसित हुई है। उपकरण की विभिन्न वेल्डिंग गति और प्रदर्शन के आधार पर, हम मोटे तौर पर शीर्ष कवर लेजर वेल्डिंग उपकरण और प्रक्रियाओं को तीन युगों में विभाजित करते हैं। वे वेल्डिंग गति के साथ 1.0 युग (2015-2017), 100-200 मिमी/सेकेंड के साथ 2.0 युग (2017-2018) और 200-300 मिमी/सेकेंड के साथ 3.0 युग (2019-) हैं। निम्नलिखित समय के पथ पर प्रौद्योगिकी के विकास का परिचय देगा:

1. टॉप कवर लेजर वेल्डिंग तकनीक का 1.0 युग

वेल्डिंग की गति＜100मिमी/सेकंड

2015 से 2017 तक, नीतियों के कारण घरेलू नई ऊर्जा वाहनों में विस्फोट होना शुरू हो गया और पावर बैटरी उद्योग का विस्तार होना शुरू हो गया। हालाँकि, घरेलू उद्यमों का प्रौद्योगिकी संचय और प्रतिभा भंडार अभी भी अपेक्षाकृत छोटा है। संबंधित बैटरी निर्माण प्रक्रियाएं और उपकरण प्रौद्योगिकियां भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में हैं, और उपकरण स्वचालन की डिग्री अपेक्षाकृत कम है, उपकरण निर्माताओं ने अभी पावर बैटरी निर्माण पर ध्यान देना और अनुसंधान और विकास में निवेश बढ़ाना शुरू कर दिया है। इस स्तर पर, स्क्वायर बैटरी लेजर सीलिंग उपकरण के लिए उद्योग की उत्पादन दक्षता आवश्यकताएं आमतौर पर 6-10PPM हैं। उपकरण समाधान आम तौर पर एक साधारण के माध्यम से उत्सर्जित करने के लिए 1 किलोवाट फाइबर लेजर का उपयोग करता हैलेजर वेल्डिंग सिर(जैसा कि चित्र में दिखाया गया है), और वेल्डिंग हेड एक सर्वो प्लेटफ़ॉर्म मोटर या एक रैखिक मोटर द्वारा संचालित होता है। मूवमेंट और वेल्डिंग, वेल्डिंग गति 50-100 मिमी/सेकेंड।

बैटरी कोर टॉप कवर को वेल्ड करने के लिए 1kw लेजर का उपयोग करना

मेंलेसर वेल्डिंगप्रक्रिया, अपेक्षाकृत कम वेल्डिंग गति और वेल्ड के अपेक्षाकृत लंबे थर्मल चक्र समय के कारण, पिघले हुए पूल को प्रवाहित होने और जमने के लिए पर्याप्त समय मिलता है, और सुरक्षात्मक गैस पिघले हुए पूल को बेहतर ढंग से कवर कर सकती है, जिससे एक चिकनी और प्राप्त करना आसान हो जाता है। पूर्ण सतह, अच्छी स्थिरता के साथ वेल्ड, जैसा कि नीचे दिखाया गया है।

शीर्ष कवर की कम गति वाली वेल्डिंग के लिए वेल्ड सीम बनाना

उपकरण के संदर्भ में, हालांकि उत्पादन दक्षता अधिक नहीं है, उपकरण संरचना अपेक्षाकृत सरल है, स्थिरता अच्छी है, और उपकरण की लागत कम है, जो इस स्तर पर उद्योग विकास की जरूरतों को अच्छी तरह से पूरा करती है और बाद की तकनीकी के लिए नींव रखती है। विकास। ​

हालांकि टॉप कवर सीलिंग वेल्डिंग 1.0 युग में सरल उपकरण समाधान, कम लागत और अच्छी स्थिरता के फायदे हैं। लेकिन इसकी अंतर्निहित सीमाएँ भी बहुत स्पष्ट हैं। उपकरण के संदर्भ में, मोटर ड्राइविंग क्षमता आगे की गति वृद्धि की मांग को पूरा नहीं कर सकती है; प्रौद्योगिकी के संदर्भ में, बस वेल्डिंग गति और लेजर पावर आउटपुट को और अधिक तेज करने से वेल्डिंग प्रक्रिया में अस्थिरता होगी और उपज में कमी आएगी: गति बढ़ने से वेल्डिंग थर्मल चक्र का समय कम हो जाता है, और धातु पिघलने की प्रक्रिया अधिक तीव्र होती है, छींटे बढ़ जाते हैं, अशुद्धियों के प्रति अनुकूलनशीलता खराब हो जाएगी, और छींटे छेद बनने की अधिक संभावना होती है। साथ ही, पिघले हुए पूल का जमने का समय कम हो जाता है, जिससे वेल्ड की सतह खुरदरी हो जाएगी और स्थिरता कम हो जाएगी। जब लेज़र स्पॉट छोटा होता है, तो ताप इनपुट बड़ा नहीं होता है और छींटे को कम किया जा सकता है, लेकिन वेल्ड की गहराई-से-चौड़ाई का अनुपात बड़ा होता है और वेल्ड की चौड़ाई पर्याप्त नहीं होती है; जब लेज़र स्पॉट बड़ा होता है, तो वेल्ड की चौड़ाई बढ़ाने के लिए बड़ी लेज़र शक्ति को इनपुट करने की आवश्यकता होती है। बड़ा, लेकिन साथ ही इससे वेल्डिंग के छींटे बढ़ जाएंगे और वेल्ड की सतह बनाने की गुणवत्ता खराब हो जाएगी। इस स्तर पर तकनीकी स्तर के तहत, आगे की गति का मतलब है कि दक्षता के लिए उपज का आदान-प्रदान किया जाना चाहिए, और उपकरण और प्रक्रिया प्रौद्योगिकी के लिए उन्नयन आवश्यकताएं उद्योग की मांग बन गई हैं।

2. टॉप कवर का 2.0 युगलेसर वेल्डिंगतकनीकी

वेल्डिंग गति 200 मिमी/सेकेंड

2016 में, चीन की ऑटोमोबाइल पावर बैटरी की स्थापित क्षमता लगभग 30.8GWh थी, 2017 में यह लगभग 36GWh थी, और 2018 में, एक और विस्फोट की शुरुआत करते हुए, स्थापित क्षमता 57GWh तक पहुंच गई, जो साल-दर-साल 57% की वृद्धि है। नई ऊर्जा यात्री वाहनों ने भी लगभग दस लाख का उत्पादन किया, जो साल-दर-साल 80.7% की वृद्धि है। स्थापित क्षमता में विस्फोट के पीछे लिथियम बैटरी विनिर्माण क्षमता का जारी होना है। नई ऊर्जा यात्री वाहन बैटरियां स्थापित क्षमता का 50% से अधिक के लिए जिम्मेदार हैं, जिसका अर्थ यह भी है कि बैटरी प्रदर्शन और गुणवत्ता के लिए उद्योग की आवश्यकताएं तेजी से सख्त हो जाएंगी, और विनिर्माण उपकरण प्रौद्योगिकी और प्रक्रिया प्रौद्योगिकी में सुधार के साथ-साथ एक नए युग में भी प्रवेश हुआ है। : एकल-लाइन उत्पादन क्षमता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, शीर्ष कवर लेजर वेल्डिंग उपकरण की उत्पादन क्षमता को 15-20PPM तक बढ़ाने की आवश्यकता है, और इसकीलेसर वेल्डिंगगति को 150-200 मिमी/सेकेंड तक पहुंचने की आवश्यकता है। इसलिए, ड्राइव मोटर्स के संदर्भ में, विभिन्न उपकरण निर्माताओं ने रैखिक मोटर प्लेटफ़ॉर्म को अपग्रेड किया है ताकि इसकी गति तंत्र आयताकार प्रक्षेपवक्र 200 मिमी / एस समान गति वेल्डिंग के लिए गति प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा कर सके; हालाँकि, हाई-स्पीड वेल्डिंग के तहत वेल्डिंग की गुणवत्ता कैसे सुनिश्चित की जाए, इसके लिए आगे की प्रक्रिया में सफलता की आवश्यकता है, और उद्योग में कंपनियों ने कई अन्वेषण और अध्ययन किए हैं: 1.0 युग की तुलना में, 2.0 युग में हाई-स्पीड वेल्डिंग के सामने आने वाली समस्या है: का उपयोग करना साधारण वेल्डिंग हेड के माध्यम से एकल बिंदु प्रकाश स्रोत को आउटपुट करने के लिए साधारण फाइबर लेजर, चयन 200 मिमी/सेकेंड की आवश्यकता को पूरा करना मुश्किल है।

मूल तकनीकी समाधान में, वेल्डिंग बनाने के प्रभाव को केवल विकल्पों को कॉन्फ़िगर करके, स्पॉट आकार को समायोजित करके और लेजर पावर जैसे बुनियादी मापदंडों को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है: छोटे स्पॉट के साथ कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते समय, वेल्डिंग पूल का कीहोल छोटा होगा , पूल का आकार अस्थिर होगा, और वेल्डिंग अस्थिर हो जाएगी। सीम फ़्यूज़न की चौड़ाई भी अपेक्षाकृत छोटी है; बड़े प्रकाश स्थान के साथ कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते समय, कीहोल बढ़ जाएगा, लेकिन वेल्डिंग शक्ति में काफी वृद्धि होगी, और स्पैटर और ब्लास्ट होल दरों में काफी वृद्धि होगी।

सैद्धांतिक रूप से, यदि आप उच्च गति के वेल्ड बनाने वाले प्रभाव को सुनिश्चित करना चाहते हैंलेसर वेल्डिंगशीर्ष कवर के लिए, आपको निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

① वेल्डिंग सीम में पर्याप्त चौड़ाई है और वेल्डिंग सीम की गहराई-से-चौड़ाई अनुपात उचित है, जिसके लिए आवश्यक है कि प्रकाश स्रोत की ताप क्रिया सीमा काफी बड़ी हो और वेल्डिंग लाइन ऊर्जा उचित सीमा के भीतर हो;

② वेल्ड चिकना होता है, जिसके लिए वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान वेल्ड के थर्मल चक्र का समय काफी लंबा होना आवश्यक है ताकि पिघले हुए पूल में पर्याप्त तरलता हो, और वेल्ड सुरक्षात्मक गैस की सुरक्षा के तहत एक चिकनी धातु वेल्ड में जम जाए;

③ वेल्ड सीम में अच्छी स्थिरता और कुछ छिद्र हैं। इसके लिए आवश्यक है कि वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, लेज़र वर्कपीस पर स्थिर रूप से कार्य करे, और उच्च-ऊर्जा किरण प्लाज्मा लगातार उत्पन्न होता रहे और पिघले हुए पूल के अंदर कार्य करता रहे। पिघला हुआ पूल प्लाज्मा प्रतिक्रिया बल के तहत "कुंजी" उत्पन्न करता है। "छेद", कीहोल काफी बड़ा और पर्याप्त स्थिर है, जिससे उत्पन्न धातु वाष्प और प्लाज्मा को बाहर निकालना और धातु की बूंदों को बाहर निकालना आसान नहीं होता है, जिससे छींटे बनते हैं, और कीहोल के चारों ओर पिघला हुआ पूल ढहना और गैस शामिल करना आसान नहीं होता है . भले ही वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान विदेशी वस्तुओं को जला दिया जाता है और गैसों को विस्फोटक रूप से छोड़ा जाता है, एक बड़ा कीहोल विस्फोटक गैसों को छोड़ने के लिए अधिक अनुकूल होता है और धातु के छींटे और बनने वाले छिद्रों को कम करता है।

उपरोक्त बिंदुओं के जवाब में, उद्योग में बैटरी निर्माण कंपनियों और उपकरण निर्माण कंपनियों ने विभिन्न प्रयास और अभ्यास किए हैं: जापान में दशकों से लिथियम बैटरी निर्माण विकसित किया गया है, और संबंधित विनिर्माण प्रौद्योगिकियों ने अग्रणी भूमिका निभाई है।

2004 में, जब फाइबर लेजर तकनीक अभी तक व्यापक रूप से व्यावसायिक रूप से लागू नहीं हुई थी, पैनासोनिक ने मिश्रित आउटपुट के लिए एलडी सेमीकंडक्टर लेजर और पल्स लैंप-पंप YAG लेजर का उपयोग किया था (योजना नीचे दिए गए चित्र में दिखाई गई है)।

मल्टी-लेजर हाइब्रिड वेल्डिंग तकनीक और वेल्डिंग हेड संरचना का योजना आरेख

स्पंदित द्वारा उत्पन्न उच्च-शक्ति घनत्व प्रकाश स्थानYAG लेजरपर्याप्त वेल्डिंग पैठ प्राप्त करने के लिए वेल्डिंग छेद उत्पन्न करने के लिए वर्कपीस पर कार्य करने के लिए एक छोटे से स्थान का उपयोग किया जाता है। साथ ही, एलडी सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग वर्कपीस को पहले से गरम करने और वेल्ड करने के लिए सीडब्ल्यू निरंतर लेजर प्रदान करने के लिए किया जाता है। वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान पिघला हुआ पूल बड़े वेल्डिंग छेद प्राप्त करने, वेल्डिंग सीम की चौड़ाई बढ़ाने और वेल्डिंग छेद के बंद होने के समय को बढ़ाने के लिए अधिक ऊर्जा प्रदान करता है, जिससे पिघले हुए पूल में गैस को बाहर निकलने में मदद मिलती है और वेल्डिंग की सरंध्रता कम हो जाती है। सीवन, जैसा कि नीचे दिखाया गया है

संकर का योजनाबद्ध आरेखलेसर वेल्डिंग

इस तकनीक को लागू करते हुए,YAG लेजरऔर केवल कुछ सौ वाट शक्ति वाले एलडी लेजर का उपयोग 80 मिमी/सेकेंड की उच्च गति पर पतली लिथियम बैटरी मामलों को वेल्ड करने के लिए किया जा सकता है। वेल्डिंग प्रभाव चित्र में दिखाया गया है।

विभिन्न प्रक्रिया मापदंडों के तहत वेल्ड आकृति विज्ञान

फाइबर लेजर के विकास और वृद्धि के साथ, अच्छी बीम गुणवत्ता, उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता, लंबे जीवन, आसान रखरखाव और उच्च शक्ति जैसे कई फायदों के कारण फाइबर लेजर ने धीरे-धीरे लेजर धातु प्रसंस्करण में स्पंदित YAG लेजर की जगह ले ली है।

इसलिए, उपरोक्त लेजर हाइब्रिड वेल्डिंग समाधान में लेजर संयोजन एक फाइबर लेजर + एलडी सेमीकंडक्टर लेजर में विकसित हुआ है, और लेजर एक विशेष प्रसंस्करण हेड के माध्यम से समाक्षीय रूप से आउटपुट भी होता है (वेल्डिंग हेड चित्र 7 में दिखाया गया है)। वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, लेजर क्रिया तंत्र समान होता है।

समग्र लेजर वेल्डिंग जोड़

इस योजना में, स्पंदितYAG लेजरइसे बेहतर बीम गुणवत्ता, अधिक शक्ति और निरंतर आउटपुट वाले फाइबर लेजर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो वेल्डिंग की गति को काफी बढ़ाता है और बेहतर वेल्डिंग गुणवत्ता प्राप्त करता है (वेल्डिंग प्रभाव चित्र 8 में दिखाया गया है)। यह प्लान इसलिए भी कुछ ग्राहकों को पसंद आ रहा है। वर्तमान में, इस समाधान का उपयोग पावर बैटरी टॉप कवर सीलिंग वेल्डिंग के उत्पादन में किया गया है, और यह 200 मिमी/सेकेंड की वेल्डिंग गति तक पहुंच सकता है।

हाइब्रिड लेजर वेल्डिंग द्वारा शीर्ष कवर वेल्ड की उपस्थिति

यद्यपि दोहरी-तरंग दैर्ध्य लेजर वेल्डिंग समाधान उच्च गति वेल्डिंग की वेल्ड स्थिरता को हल करता है और बैटरी सेल टॉप कवर की उच्च गति वेल्डिंग की वेल्ड गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा करता है, उपकरण और प्रक्रिया के दृष्टिकोण से इस समाधान के साथ अभी भी कुछ समस्याएं हैं।

सबसे पहले, इस समाधान के हार्डवेयर घटक अपेक्षाकृत जटिल हैं, जिसके लिए दो अलग-अलग प्रकार के लेजर और विशेष दोहरे-तरंग दैर्ध्य लेजर वेल्डिंग जोड़ों के उपयोग की आवश्यकता होती है, जिससे उपकरण निवेश लागत बढ़ जाती है, उपकरण रखरखाव की कठिनाई बढ़ जाती है, और संभावित उपकरण विफलता बढ़ जाती है। अंक;

दूसरा, दोहरी-तरंगदैर्घ्यलेसर वेल्डिंगउपयोग किया जाने वाला जोड़ लेंस के कई सेटों से बना होता है (चित्र 4 देखें)। बिजली का नुकसान सामान्य वेल्डिंग जोड़ों की तुलना में बड़ा है, और दोहरे तरंग दैर्ध्य लेजर के समाक्षीय आउटपुट को सुनिश्चित करने के लिए लेंस की स्थिति को उचित स्थिति में समायोजित करने की आवश्यकता है। और एक निश्चित फोकल विमान, लंबे समय तक उच्च गति संचालन पर ध्यान केंद्रित करने से, लेंस की स्थिति ढीली हो सकती है, जिससे ऑप्टिकल पथ में परिवर्तन हो सकता है और वेल्डिंग की गुणवत्ता प्रभावित हो सकती है, जिसके लिए मैन्युअल पुन: समायोजन की आवश्यकता होती है;

तीसरा, वेल्डिंग के दौरान, लेजर प्रतिबिंब गंभीर होता है और उपकरण और घटकों को आसानी से नुकसान पहुंचा सकता है। विशेष रूप से दोषपूर्ण उत्पादों की मरम्मत करते समय, चिकनी वेल्ड सतह बड़ी मात्रा में लेजर प्रकाश को प्रतिबिंबित करती है, जो आसानी से लेजर अलार्म का कारण बन सकती है, और मरम्मत के लिए प्रसंस्करण मापदंडों को समायोजित करने की आवश्यकता होती है।

उपरोक्त समस्याओं को हल करने के लिए, हमें कोई दूसरा रास्ता खोजना होगा। 2017-2018 में, हमने उच्च-आवृत्ति स्विंग का अध्ययन कियालेसर वेल्डिंगबैटरी टॉप कवर की तकनीक और इसे उत्पादन अनुप्रयोग में बढ़ावा दिया। लेजर बीम हाई-फ़्रीक्वेंसी स्विंग वेल्डिंग (इसके बाद स्विंग वेल्डिंग के रूप में संदर्भित) 200 मिमी/सेकेंड की एक और वर्तमान हाई-स्पीड वेल्डिंग प्रक्रिया है।

हाइब्रिड लेजर वेल्डिंग समाधान की तुलना में, इस समाधान के हार्डवेयर भाग के लिए केवल एक साधारण फाइबर लेजर की आवश्यकता होती है जो एक ऑसिलेटिंग लेजर वेल्डिंग हेड के साथ युग्मित होता है।

डगमगाता डगमगाता वेल्डिंग सिर

वेल्डिंग हेड के अंदर एक मोटर-चालित परावर्तक लेंस होता है, जिसे डिज़ाइन किए गए प्रक्षेपवक्र प्रकार (आमतौर पर गोलाकार, एस-आकार, 8-आकार, आदि), स्विंग आयाम और आवृत्ति के अनुसार स्विंग करने के लिए लेजर को नियंत्रित करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। अलग-अलग स्विंग पैरामीटर वेल्डिंग क्रॉस सेक्शन को अलग-अलग आकार और अलग-अलग आकार में बना सकते हैं।

विभिन्न स्विंग प्रक्षेप पथों के तहत प्राप्त वेल्ड

उच्च-आवृत्ति स्विंग वेल्डिंग हेड को वर्कपीस के बीच के अंतर के साथ वेल्ड करने के लिए एक रैखिक मोटर द्वारा संचालित किया जाता है। कोशिका आवरण की दीवार की मोटाई के अनुसार, उपयुक्त स्विंग प्रक्षेपवक्र प्रकार और आयाम का चयन किया जाता है। वेल्डिंग के दौरान, स्थिर लेजर बीम केवल वी-आकार का वेल्ड क्रॉस सेक्शन बनाएगा। हालांकि, स्विंग वेल्डिंग हेड द्वारा संचालित, बीम स्पॉट फोकल प्लेन पर उच्च गति से घूमता है, जिससे एक गतिशील और घूर्णन वेल्डिंग कीहोल बनता है, जो एक उपयुक्त वेल्ड गहराई-से-चौड़ाई अनुपात प्राप्त कर सकता है;

घूमने वाला वेल्डिंग कीहोल वेल्ड को हिलाता है। एक ओर, यह गैस को बाहर निकलने में मदद करता है और वेल्ड छिद्रों को कम करता है, और वेल्ड विस्फोट बिंदु में पिनहोल की मरम्मत पर एक निश्चित प्रभाव डालता है (चित्र 12 देखें)। दूसरी ओर, वेल्ड धातु को व्यवस्थित तरीके से गर्म और ठंडा किया जाता है। परिसंचरण वेल्ड की सतह को एक नियमित और व्यवस्थित मछली स्केल पैटर्न बनाता है।

स्विंग वेल्डिंग सीम बनाना

विभिन्न स्विंग मापदंडों के तहत पेंट संदूषण के लिए वेल्ड की अनुकूलनशीलता

उपरोक्त बिंदु शीर्ष कवर की उच्च गति वेल्डिंग के लिए तीन बुनियादी गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। इस समाधान के अन्य फायदे भी हैं:

① चूँकि अधिकांश लेज़र शक्ति को गतिशील कीहोल में इंजेक्ट किया जाता है, बाहरी बिखरा हुआ लेज़र कम हो जाता है, इसलिए केवल एक छोटी लेज़र शक्ति की आवश्यकता होती है, और वेल्डिंग ताप इनपुट अपेक्षाकृत कम होता है (मिश्रित वेल्डिंग से 30% कम), जो उपकरण को कम करता है हानि और ऊर्जा हानि;

② स्विंग वेल्डिंग विधि में वर्कपीस की असेंबली गुणवत्ता के लिए उच्च अनुकूलनशीलता है और असेंबली चरणों जैसी समस्याओं के कारण होने वाले दोषों को कम करती है;

③स्विंग वेल्डिंग विधि का वेल्ड छेद पर एक मजबूत मरम्मत प्रभाव पड़ता है, और बैटरी कोर वेल्ड छेद की मरम्मत के लिए इस विधि का उपयोग करने की उपज दर बहुत अधिक है;

④प्रणाली सरल है, और उपकरण डिबगिंग और रखरखाव सरल है।

3. टॉप कवर लेजर वेल्डिंग तकनीक का 3.0 युग

वेल्डिंग गति 300 मिमी/सेकेंड

जैसे-जैसे नई ऊर्जा सब्सिडी में गिरावट जारी है, बैटरी निर्माण उद्योग की लगभग पूरी औद्योगिक श्रृंखला लाल सागर में गिर गई है। उद्योग ने भी फेरबदल के दौर में प्रवेश किया है, और पैमाने और तकनीकी लाभ वाली अग्रणी कंपनियों का अनुपात और बढ़ गया है। लेकिन साथ ही, "गुणवत्ता में सुधार, लागत कम करना और दक्षता बढ़ाना" कई कंपनियों का मुख्य विषय बन जाएगा।

कम या कोई सब्सिडी नहीं होने की अवधि में, केवल प्रौद्योगिकी के पुनरावृत्त उन्नयन, उच्च उत्पादन दक्षता प्राप्त करने, एकल बैटरी की विनिर्माण लागत को कम करने और उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार करके ही हमें प्रतिस्पर्धा में जीतने का अतिरिक्त मौका मिल सकता है।

हैन्स लेजर बैटरी सेल टॉप कवर के लिए हाई-स्पीड वेल्डिंग तकनीक पर शोध में निवेश करना जारी रखता है। ऊपर प्रस्तुत कई प्रक्रिया विधियों के अलावा, यह बैटरी सेल टॉप कवर के लिए कुंडलाकार स्पॉट लेजर वेल्डिंग तकनीक और गैल्वेनोमीटर लेजर वेल्डिंग तकनीक जैसी उन्नत प्रौद्योगिकियों का भी अध्ययन करता है।

उत्पादन दक्षता में और सुधार करने के लिए, 300 मिमी/सेकेंड और उच्च गति पर शीर्ष कवर वेल्डिंग तकनीक का पता लगाएं। हैन्स लेजर ने 2017-2018 में स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर लेजर वेल्डिंग सीलिंग का अध्ययन किया, गैल्वेनोमीटर वेल्डिंग के दौरान वर्कपीस की कठिन गैस सुरक्षा और खराब वेल्ड सतह बनाने के प्रभाव की तकनीकी कठिनाइयों को तोड़ते हुए, और 400-500 मिमी/सेकेंड प्राप्त किया।लेसर वेल्डिंगसेल के शीर्ष आवरण का. 26148 बैटरी के लिए वेल्डिंग में केवल 1 सेकंड का समय लगता है।

हालाँकि, उच्च दक्षता के कारण, दक्षता से मेल खाने वाले सहायक उपकरण विकसित करना बेहद मुश्किल है, और उपकरण की लागत अधिक है। इसलिए, इस समाधान के लिए कोई और व्यावसायिक अनुप्रयोग विकास नहीं किया गया।

के आगे विकास के साथफाइबर लेजरप्रौद्योगिकी, नए उच्च-शक्ति फाइबर लेज़र लॉन्च किए गए हैं जो सीधे रिंग के आकार के प्रकाश धब्बों को आउटपुट कर सकते हैं। इस प्रकार का लेजर विशेष मल्टी-लेयर ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से पॉइंट-रिंग लेजर स्पॉट को आउटपुट कर सकता है, और स्पॉट आकार और पावर वितरण को समायोजित किया जा सकता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है

विभिन्न स्विंग प्रक्षेप पथों के तहत प्राप्त वेल्ड

समायोजन के माध्यम से, लेजर पावर घनत्व वितरण को स्पॉट-डोनट-टॉपफैट आकार में बनाया जा सकता है। इस प्रकार के लेजर को कोरोना नाम दिया गया है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

एडजस्टेबल लेजर बीम (क्रमश: सेंटर लाइट, सेंटर लाइट + रिंग लाइट, रिंग लाइट, दो रिंग लाइट)

2018 में, एल्यूमीनियम शेल बैटरी सेल टॉप कवर की वेल्डिंग में इस प्रकार के कई लेजर के अनुप्रयोग का परीक्षण किया गया था, और कोरोना लेजर के आधार पर, बैटरी सेल टॉप कवर की लेजर वेल्डिंग के लिए 3.0 प्रक्रिया प्रौद्योगिकी समाधान पर शोध शुरू किया गया था। जब कोरोना लेजर पॉइंट-रिंग मोड आउटपुट करता है, तो इसके आउटपुट बीम की पावर घनत्व वितरण विशेषताएं सेमीकंडक्टर + फाइबर लेजर के समग्र आउटपुट के समान होती हैं।

वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, उच्च शक्ति घनत्व वाला केंद्र बिंदु प्रकाश पर्याप्त वेल्डिंग प्रवेश (हाइब्रिड वेल्डिंग समाधान में फाइबर लेजर के आउटपुट के समान) प्राप्त करने के लिए गहरी प्रवेश वेल्डिंग के लिए एक कीहोल बनाता है, और रिंग लाइट अधिक गर्मी इनपुट प्रदान करता है, कीहोल को बड़ा करें, कीहोल के किनारे पर तरल धातु पर धातु वाष्प और प्लाज्मा के प्रभाव को कम करें, परिणामी धातु के छींटे को कम करें, और वेल्ड के थर्मल चक्र समय को बढ़ाएं, जिससे पिघले हुए पूल में गैस को थोड़ी देर के लिए बाहर निकलने में मदद मिलेगी। लंबे समय तक, स्थिरता में सुधार उच्च गति वेल्डिंग प्रक्रियाएं (हाइब्रिड वेल्डिंग समाधान में अर्धचालक लेजर के आउटपुट के समान)।

परीक्षण में, हमने पतली दीवार वाली शेल बैटरियों को वेल्ड किया और पाया कि वेल्ड आकार की स्थिरता अच्छी थी और प्रक्रिया क्षमता सीपीके अच्छी थी, जैसा कि चित्र 18 में दिखाया गया है।

दीवार की मोटाई 0.8 मिमी (वेल्डिंग गति 300 मिमी/सेकेंड) के साथ बैटरी टॉप कवर वेल्डिंग की उपस्थिति

हार्डवेयर के संदर्भ में, हाइब्रिड वेल्डिंग समाधान के विपरीत, यह समाधान सरल है और इसके लिए दो लेजर या विशेष हाइब्रिड वेल्डिंग हेड की आवश्यकता नहीं होती है। इसके लिए केवल एक सामान्य सामान्य हाई-पावर लेजर वेल्डिंग हेड की आवश्यकता होती है (चूंकि केवल एक ऑप्टिकल फाइबर एकल तरंग दैर्ध्य लेजर को आउटपुट करता है, लेंस संरचना सरल होती है, किसी समायोजन की आवश्यकता नहीं होती है, और बिजली की हानि कम होती है), जिससे इसे डीबग करना और बनाए रखना आसान हो जाता है , और उपकरण की स्थिरता में काफी सुधार हुआ है।

हार्डवेयर समाधान की सरल प्रणाली और बैटरी सेल टॉप कवर की उच्च गति वेल्डिंग प्रक्रिया आवश्यकताओं को पूरा करने के अलावा, इस समाधान के प्रक्रिया अनुप्रयोगों में अन्य फायदे हैं।

परीक्षण में, हमने बैटरी टॉप कवर को 300 मिमी/सेकेंड की उच्च गति पर वेल्ड किया, और फिर भी अच्छा वेल्डिंग सीम बनाने वाला प्रभाव प्राप्त किया। इसके अलावा, 0.4, 0.6 और 0.8 मिमी की विभिन्न दीवार मोटाई वाले गोले के लिए, केवल लेजर आउटपुट मोड को समायोजित करके, अच्छी वेल्डिंग की जा सकती है। हालाँकि, दोहरे-तरंग दैर्ध्य लेजर हाइब्रिड वेल्डिंग समाधान के लिए, वेल्डिंग हेड या लेजर के ऑप्टिकल कॉन्फ़िगरेशन को बदलना आवश्यक है, जिससे अधिक उपकरण लागत और डिबगिंग समय की लागत आएगी।

इसलिए, बिंदु-अंगूठी स्थानलेसर वेल्डिंगसमाधान न केवल 300 मिमी/सेकेंड पर अल्ट्रा-हाई-स्पीड टॉप कवर वेल्डिंग प्राप्त कर सकता है और पावर बैटरी की उत्पादन क्षमता में सुधार कर सकता है। बैटरी निर्माण कंपनियों के लिए जिन्हें बार-बार मॉडल परिवर्तन की आवश्यकता होती है, यह समाधान उपकरण और उत्पादों की गुणवत्ता में भी काफी सुधार कर सकता है। अनुकूलता, मॉडल परिवर्तन और डिबगिंग समय को छोटा करना।

दीवार की मोटाई 0.4 मिमी (वेल्डिंग गति 300 मिमी/सेकेंड) के साथ बैटरी टॉप कवर वेल्डिंग की उपस्थिति

दीवार की मोटाई 0.6 मिमी (वेल्डिंग गति 300 मिमी/सेकेंड) के साथ बैटरी टॉप कवर वेल्डिंग की उपस्थिति

पतली दीवार सेल वेल्डिंग के लिए कोरोना लेजर वेल्ड पेनेट्रेशन - प्रक्रिया क्षमताएं

ऊपर उल्लिखित कोरोना लेजर के अलावा, एएमबी लेजर और एआरएम लेजर में समान ऑप्टिकल आउटपुट विशेषताएं हैं और इसका उपयोग लेजर वेल्ड स्पैटर में सुधार, वेल्ड सतह की गुणवत्ता में सुधार और उच्च गति वेल्डिंग स्थिरता में सुधार जैसी समस्याओं को हल करने के लिए किया जा सकता है।

4. सारांश

ऊपर उल्लिखित विभिन्न समाधान घरेलू और विदेशी लिथियम बैटरी निर्माण कंपनियों द्वारा वास्तविक उत्पादन में उपयोग किए जाते हैं। अलग-अलग उत्पादन समय और अलग-अलग तकनीकी पृष्ठभूमि के कारण, उद्योग में विभिन्न प्रक्रिया समाधानों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन कंपनियों की दक्षता और गुणवत्ता के लिए उच्च आवश्यकताएं होती हैं। इसमें लगातार सुधार हो रहा है, और जल्द ही प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में अग्रणी कंपनियों द्वारा और अधिक नई तकनीकों को लागू किया जाएगा।

चीन का नया ऊर्जा बैटरी उद्योग अपेक्षाकृत देर से शुरू हुआ और राष्ट्रीय नीतियों के कारण तेजी से विकसित हुआ है। संपूर्ण उद्योग श्रृंखला के संयुक्त प्रयासों से संबंधित प्रौद्योगिकियों ने आगे बढ़ना जारी रखा है, और उत्कृष्ट अंतरराष्ट्रीय कंपनियों के साथ अंतर को व्यापक रूप से कम कर दिया है। एक घरेलू लिथियम बैटरी उपकरण निर्माता के रूप में, मावेन लगातार लाभ के अपने क्षेत्रों की खोज कर रहा है, बैटरी पैक उपकरणों के पुनरावृत्त उन्नयन में मदद कर रहा है, और नई ऊर्जा ऊर्जा भंडारण बैटरी मॉड्यूल पैक के स्वचालित उत्पादन के लिए बेहतर समाधान प्रदान कर रहा है।