Desde a fabricação de células de bateria de armazenamento de energia até o PACK de bateria em grupos, a soldagem é um processo de fabricação muito importante, a condutividade, resistência, estanqueidade, fadiga do metal e resistência à corrosão da bateria de lítio é um critério típico de avaliação da qualidade da soldagem da bateria. A escolha do método de soldagem e processo de soldagem afetará diretamente o custo da bateria, qualidade, segurança e consistência da bateria.
Entre muitos métodos de soldagem, a soldagem a laser se destaca com as seguintes vantagens: em primeiro lugar, a soldagem a laser possui alta densidade de energia, pequena deformação de soldagem e pequena zona afetada pelo calor, o que pode efetivamente melhorar a precisão das peças e a costura de solda é lisa, livre de impurezas, uniforme e denso, sem trabalhos adicionais de moagem;
Em segundo lugar, a soldagem a laser pode ser controlada com precisão, pequeno ponto de foco, posicionamento de alta precisão, com o braço robótico é fácil de realizar a automação, melhorar a eficiência da soldagem, reduzir horas de trabalho, reduzir custos; Além disso, a soldagem a laser de placas finas ou fios de diâmetro fino não será tão fácil quanto a soldagem a arco devido ao problema de fusão.
Os métodos de soldagem de bateria de armazenamento de energia incluem principalmente soldagem por onda, soldagem ultrassônica, soldagem a laser, soldagem a laser de metal diferente, dos quais a soldagem a laser é atualmente o método de soldagem mais popular.
Bateria de armazenamento de energia
Métodos de soldagem de bateria de armazenamento de energia:
- Soldagem por onda: essencialmente uma combinação de soldagem ultrassônica e soldagem a laser;
- Soldagem ultrassônica: os benefícios deste programa são soldagem simples, mas precisam ocupar mais espaço, o volume do módulo na eficiência do grupo será menor;
- Soldagem a laser: este programa é o mais utilizado atualmente, mas a estrutura é um pouco diferente;
- Soldagem a laser de metal diferente: este método de soldagem em um grupo também é muito eficiente, velocidade de produção rápida.
O que é soldagem a laser?
A soldagem a laser é através do sistema óptico, o uso de alta densidade de energia do feixe de laser como fonte de calor, o feixe de laser será focado em uma área muito pequena, em um período de tempo muito curto para que o local soldado forme um área de fonte de calor de energia altamente concentrada, de modo que a fusão do material soldado e a formação de uma solda sólida ou costura de solda.
A soldagem a laser é um novo tipo de método de soldagem, atualmente em fase de desenvolvimento de alta velocidade. Quando a soldagem a laser é usada, a zona afetada pelo calor da peça de trabalho é pequena; a junta de solda é pequena e a precisão do tamanho da soldagem é alta; o método de soldagem é soldagem sem contato, nenhuma força externa é necessária, a deformação do produto é pequena, a qualidade da soldagem é alta, a eficiência é alta e é fácil realizar a produção automatizada.
Equipamento de soldagem a laser para bateria de armazenamento de energia
A estrutura das baterias geralmente contém uma variedade de materiais como aço, alumínio, cobre, níquel, etc. Esses metais podem ser transformados em eletrodos, fios ou conchas, portanto, seja um material ou uma variedade de materiais entre a soldagem , o processo de soldagem apresenta altos requisitos.
A vantagem do processo de soldagem a laser reside na ampla gama de materiais que podem ser soldados e na capacidade de soldar entre diferentes materiais.
Tipos de soldagem a laser
Os tipos de soldagem a laser incluem soldagem por condução de calor a laser e soldagem por fusão profunda a laser. A principal diferença entre a soldagem por condução de calor e a soldagem por fusão profunda é a densidade de potência aplicada à superfície do metal por unidade de tempo, que possui diferentes limites para diferentes metais.
Três principais lasers comumente usados para soldagem a laser de baterias de armazenamento de energia
A bateria de armazenamento de energia é um conjunto composto de equipamento de armazenamento de bateria (de componente único → módulo de bateria → gabinete de bateria → unidade de armazenamento de bateria → equipamento de armazenamento de bateria), PCS e links de filtragem.
Campo de soldagem a laser de bateria de armazenamento de energia, o uso atual do laser mais pulsado, laser contínuo, laser quase contínuo.
Laser pulsado: laser YAG, laser MOPA;
Laser contínuo: laser semicondutor contínuo, laser contínuo de fibra;
Lasers quase contínuos: série laser QCW.
Para esses lasers, eles podem ser entendidos da seguinte forma: usar um martelo para esmagar o pino um a um, que é pulsado; pressionando o pino diretamente com a mão, que é contínuo; ao fazer um furo, a broca perfura continuamente por 10 segundos, descansa por um segundo e depois perfura continuamente por 10 segundos novamente, descansa por mais um segundo, o que é chamado quase contínuo.
Laser pulsado refere-se ao laser cuja largura de pulso de laser único é inferior a 0,25 segundos e funciona apenas uma vez a cada determinado intervalo de tempo, que tem uma grande potência de saída e é adequado para marcação a laser, corte, alcance e assim sobre.
Laser Pulsado Crylas-1064nm
Os lasers pulsados comuns incluem lasers de granada de ítrio e alumínio (YAG), lasers de rubi e lasers de vidro de neodímio entre os lasers de estado sólido, bem como lasers de moléculas de nitrogênio e lasers excimer. Os lasers pulsados são baseados no princípio do laser YAG, com alta energia de pulso único e alto consumo de energia, exigindo a substituição regular de consumíveis, como lâmpadas de xenônio, que devem ser equipadas com um resfriador.
Laser Pulsado 1550nm
Este tipo de laser é um laser muito maduro, o custo de uma única máquina é relativamente baixo, também é atualmente o mais amplamente utilizado na soldagem de metal a laser, porque com base no princípio do laser YAG, a indústria geral é limitada pela técnica as condições das limitações da potência do laser não podem ser muito grandes, o geral convencional dentro de 500W, o mais alto do país em 1,000W, a eficiência de conversão eletro-óptica não é alta (em cerca de 13 por cento) . A eficiência da conversão eletro-óptica não é alta (cerca de 13 por cento).
laser pulsado
O laser contínuo é um laser que produz luz continuamente, ou seja, tem um estado de trabalho estável, ou seja, um estado estacionário. O número de partículas em cada nível de energia e o campo de radiação na cavidade em um laser contínuo têm uma distribuição estável.
Seu trabalho é caracterizado pela excitação do material de trabalho e a correspondente saída do laser, que pode ser realizada de maneira contínua por um longo período de tempo. Lasers de estado sólido excitados por uma fonte de luz contínua e lasers de gás e lasers semicondutores operados por excitação elétrica contínua pertencem a esta categoria.
Lasers Contínuos
Como o superaquecimento do dispositivo é frequentemente inevitável durante a operação contínua, a maioria deles requer medidas de resfriamento apropriadas.
Os lasers contínuos são baseados no princípio do laser de fibra YLP, porque podem emitir luz continuamente a uma potência constante (quando o laser emite luz com rapidez suficiente e em número suficiente, é conectado a uma linha), a energia do laser de saída é constante, o a estabilidade do laser é muito boa, o padrão de ponto também é muito bom e a eficiência da conversão eletro-óptica também é muito alta (cerca de 30 por cento).
Lasers Contínuos
Lasers quase contínuos (QCW), também chamados de lasers de pulso longo, produzem pulsos da ordem de ms com um ciclo de trabalho de 10%. Isso dá à luz pulsada uma potência de pico dez vezes maior que a luz contínua, o que é muito favorável para aplicações como perfuração. Dependendo da largura do pulso, a frequência de repetição pode ser modulada em até 500 Hz. Os lasers QCW podem ser operados nos modos contínuo e pulsado de alta potência de pico.
Lasers quase-contínuos
Ao contrário dos lasers contínuos (CW) convencionais, onde o pico e a potência média são sempre os mesmos nos modos CW e CW/modulado, os lasers QCW fornecem até 10 vezes mais potência de pico do que a potência média no modo pulsado.
Isso permite, portanto, a geração de pulsos de microssegundos e milissegundos com altas energias em frequências de repetição de dezenas de hertz a milhares de hertz, e podem ser realizadas potências médias e de pico de vários quilowatts.
Laser quase contínuo
Equipamento de soldagem a laser nas vantagens de soldagem de bateria de armazenamento de energia:
- O processo de soldagem é soldagem sem contato, o processo de soldagem na tensão interna da barra de soldagem é reduzido ao mínimo;
- O processo de soldagem não produz outros derramamentos e outras substâncias liberadas, evitando a poluição secundária;
- Soldagem de alta resistência e estanqueidade ao ar, pode atender às necessidades funcionais;
- A soldagem a laser pode atender a soldagem entre diferentes substâncias, também pode realizar o material da membrana, também pode realizar a tecnologia de conexão entre substâncias heterogêneas;
- A soldagem a laser é conveniente para integração de automação, também pode ser feita de acordo com as necessidades de capacidade para sincronizar o programa de processo de soldagem a laser, alta eficiência, tensão interna de soldagem é pequena;
- A soldagem a laser envolve uma estrutura simples e conveniente, reduzindo o fator de dificuldade da estrutura do molde;
- O processo de soldagem pode alcançar monitoramento inteligente digital, para atender às necessidades de visualização de dados do processo de soldagem;
- O tipo de soluções de processo de soldagem pode ser efetivamente integrado a linhas de produção automatizadas, para atender às necessidades do programa de produção em massa, para obter produção eficiente, baixo consumo e outras características.
A principal tecnologia de soldagem a laser na linha de produção de bateria de lítio PACK
Máquina de solda a laser de bateria de lítio linha de produção de automação de módulo de bateria, geralmente incluindo carregamento de núcleo, digitalização, teste, limpeza, classificação, empilhamento de módulo, detecção de empilhamento e soldagem de módulo, detecção de soldagem, descarga de módulo e outros processos, o sistema de transferência de material, sistema adaptativo, sistema de posicionamento de visão, gerenciamento de execução de fabricação MES, etc., é a tecnologia chave em toda a linha de produção, mas também uma importante forma de produção para se adaptar ao suporte técnico de pequenos lotes e multiespécies.
Sistema de transferência de material
Do carregamento do núcleo ao descarregamento do módulo final, toda a transferência de material é concluída através do sistema de transferência de material. O sistema de transferência de material também pode expandir com flexibilidade as estações de trabalho de acordo com as necessidades de ajuste do processo, e a transferência entre diferentes estações de trabalho não requer operação humana. A placa de posicionamento do módulo vem com um mecanismo de ajuste de tamanho do produto, que pode ser adaptado para a fixação de módulos de diferentes tamanhos, e é muito adequado para as necessidades de produção de lotes pequenos e multiespécies.
Sistema adaptativo
No processo de produção de módulos de baterias, os tipos de células mais comuns são soft pack, quadradas e cilíndricas. Após o empilhamento de diferentes tamanhos de células em diferentes tamanhos de módulos, todo processo precisa ser adaptado com um sistema adaptativo para garantir a ligação de toda a linha, principalmente no processo de soldagem, que só pode ser adaptado a diferentes tamanhos de módulos para completar o processo processo PACK do módulo.
O sistema adaptativo adota a ligação de combinação multi-eixo para implementar o posicionamento posicional na área de processamento do produto e conclui o trabalho de soldagem e transmite para o próximo processo sem qualquer limitação de materiais recebidos.
Sistema de Posicionamento Visual
A limpeza da superfície de soldagem da célula da bateria, marcação do módulo, soldagem de peças convergentes geralmente é concluída pelo processamento a laser, montagem do módulo da bateria, geralmente com grandes tolerâncias dimensionais, é difícil atender aos requisitos do processamento a laser no tamanho da posição da lacuna, resultando em um rápido declínio na qualidade do processamento.
A introdução do sistema de posicionamento de visão pode atender à demanda de posicionamento preciso, a precisão pode chegar a ±0,05 mm, através da visão da aquisição de dados fotográficos e retroalimentar o desvio do material recebido para o sistema de controle, de modo que para realizar a posição de processamento de posicionamento de alta precisão.
Sistema de Gerenciamento de Execução de Manufatura MES
O MES Manufacturing Execution Management System possui uma plataforma de desenvolvimento aberta, que pode concluir a implementação e desenvolvimento do projeto MES de acordo com as necessidades do usuário de maneira rápida e ágil com base na plataforma subjacente do sistema, e a mão de obra precisa apenas orientar o trabalhe de acordo com as instruções de parâmetro do MES e melhore as informações de configuração de produção existentes após estatísticas e análises abrangentes na forma de tabelas e gráficos.
Desde o carregamento do núcleo até a descarga do módulo final, os parâmetros, dados e outras informações recebidas de cada processo podem ser rapidamente consultados e analisados em tempo hábil por meio do sistema MES, o que realmente torna o processo controlável e eficiente.
O pacote de dados do processo no processo de soldagem a laser é integrado diretamente no sistema MES para facilitar a chamada e troca dos usuários, todo o conjunto do sistema MES pode transformar diretamente a linha de produção em uma oficina de produção quase não tripulada, e os trabalhadores manuais só precisam reabastecer os materiais na periferia, o que melhora a segurança.
Com a interface de comunicação industrial reservada, os usuários podem não apenas realizar monitoramento e gerenciamento remotos, mas também se conectar efetivamente ao ERP corporativo, realizando uma fábrica verdadeiramente inteligente e informativa.
