Embora muitas pessoas ainda tenham certas preocupações sobre o alcance e a segurança dos veículos elétricos, o desenvolvimento de novos veículos movidos a energia é uma escolha inevitável para a China se tornar uma potência automotiva e um movimento estratégico para resolver o problema climático e defender o conceito de desenvolvimento verde. Com a promoção firme no nível da política, alguns dos problemas atuais dos veículos elétricos serão eventualmente superados, e é apenas uma questão de tempo até que os veículos movidos a energia nova substituam os veículos movidos a combustível.
Os veículos de nova energia já são uma nova força imparável no mercado. Dados de 2023 do Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação no início de 2023 mostraram que os novos veículos de energia da China continuaram a crescer explosivamente em 2022, permanecendo os primeiros do mundo por oito anos consecutivos, e a taxa de penetração no mercado atingiu um novo recorde.
Dados da Associação Chinesa de Fabricantes de Automóveis mostram que, em maio de 2023, a produção e as vendas de veículos de energia nova da China foram 713,000 e 717,000 unidades, um aumento de 11,4 por cento e 12,6 por cento em relação ao ano anterior, e até 53 por cento e 60,2 por cento YoY, respectivamente, com uma quota de mercado de 30,1 por cento.
Cumulativamente, de janeiro a maio de 2023, a produção acumulada e as vendas de veículos de nova energia na China completaram 3,005 milhões e 2,94 milhões de unidades, respectivamente, com um crescimento acumulado de 45,1% e 46,8%, respectivamente, e uma participação de mercado de 27,7%.
Recentemente, o 20 milionésimo veículo de nova energia produzido na China saiu da linha em Guangzhou! Espera-se que a China se torne o primeiro país do mundo a cruzar a era das vendas anuais de veículos de nova energia atingindo 10 milhões de unidades.
O crescimento contínuo da produção e das vendas tornou o mercado doméstico de fabricação de veículos elétricos mais quente do que nunca. A tecnologia laser é indispensável em muitos aspectos, desde a fabricação de baterias de lítio até a fabricação de carrocerias e peças de veículos. O crescimento contínuo e rápido do mercado incremental traz enormes oportunidades de negócios que falam por si. Com as atraentes oportunidades de negócios, não é de surpreender que os fabricantes estejam migrando para o mercado de veículos de nova energia.
A aplicação do laser na fabricação de baterias de energia
A bateria de energia é a fonte de energia dos veículos elétricos, atualmente dominada pelas baterias de lítio. A indústria de baterias de energia da China continua a liderar o mundo, 70% das baterias de energia são fabricadas na China.
O processo de produção de baterias de lítio pode ser dividido principalmente em três partes: fabricação de pólos, fabricação de células e montagem de baterias. No processo de fabricação de baterias de lítio e baterias, é necessário um grande número de processos de corte a laser, soldagem e remoção/limpeza.
(1) Corte a laser
A tecnologia de corte a laser pode ser aplicada aos pré-processos, como corte e conformação de terminais, corte de postes e corte de diafragma no processo de fabricação de baterias de lítio.
Por exemplo, o corte de garras requer um corte liso e sem rebarbas, sem bordas enroladas e sem risco de danificar o separador de bateria; além disso, à medida que a energia específica das baterias de lítio se torna cada vez maior, a resistência dentro da bateria torna-se cada vez menor, e os terminais da bateria de lítio estão se desenvolvendo de um terminal para vários terminais e de vários terminais para terminais completos. Os exigentes requisitos do processo destacam os lasers ultrarrápidos. Eles podem cortar vários materiais e diferentes espessuras dos terminais de poste, e o processamento a frio alcança resultados de corte de alta qualidade.
Para esses cortes de folha de metal, lasers infravermelhos pulsados podem ser usados, ou produtos verdes e ultravioletas podem ser usados se cortes de maior qualidade forem necessários. Do ponto de vista da largura de pulso, as aplicações atuais da indústria são principalmente lasers de nanossegundos e picossegundos, dos quais os produtos de picossegundos gradualmente ocupam o mainstream; enquanto os lasers de femtosegundo também são usados, mas em termos de estabilidade para se adaptar à operação contínua das linhas de produção industrial, são necessários mais esforços.
O diafragma em baterias de lítio, principalmente polietileno (PE), polipropileno (PP) com excelentes propriedades mecânicas, estabilidade química e diafragma de poliolefina relativamente barato. Cortando este tipo de material, o laser UV é o mais indicado.
Com comprimentos de onda cada vez mais curtos e larguras de pulso mais curtas de luz verde, fonte de luz ultravioleta em potência, estabilidade e outros aspectos do desempenho continuam a melhorar, o laser alcançará um corte mais eficiente e de maior qualidade desses produtos de filme em baterias de lítio.
(2) Soldagem a laser
A soldagem é o processo mais importante usado na produção de baterias de lítio e baterias.
No processo de fabricação de células, módulos e pacotes de baterias de íon-lítio, existem mais de 20 processos que requerem soldagem para obter conexões condutivas ou funções de vedação. A grande maioria deles requer soldagem a laser para alcançar.
Em baterias de caixa quadrada, é necessária soldagem a laser para o casco, pregos de vedação, montagem da tampa e vedação; em baterias e módulos cilíndricos, a soldagem a laser é necessária para os terminais, tampas e barramentos dos pólos.
Este tipo de soldagem, o material para o alumínio mais fino e à base de cobre, para este tipo de soldagem antimaterial, o uso de soldagem por luz infravermelha propensa a respingos e muitos outros defeitos, em comparação com a eficiência de absorção de luz verde e azul é maior, a qualidade da soldagem também é melhor.
A alta taxa de absorção do cobre na faixa de luz azul torna mais preferível usar lasers de luz azul para soldagem. O laser azul com potência e qualidade de feixe crescentes será uma ferramenta poderosa para aplicações de soldagem de bateria de lítio.
Recentemente, muitos fabricantes nacionais e estrangeiros têm se aprofundado no campo do laser de luz azul, e já existem várias potências disponíveis, como 100W, 800W, 1kW e 4kW.
O processo de soldagem é relativamente complexo, a fim de monitorar melhor a qualidade da soldagem, também muitos fabricantes desenvolveram um programa de monitoramento em tempo real para soldagem a laser, de acordo com as informações de feedback obtidas sobre a qualidade da costura de solda, parâmetros de soldagem pode ser ajustado para o melhor estado em tempo hábil.
(3) Remoção/limpeza a laser
Limpeza de pólo a laser
No processo de fabricação de baterias de lítio, o revestimento na área do terminal do poste a ser soldado precisa ser limpo antes da soldagem do terminal do poste. Os revestimentos a serem removidos são grafite e óxido metálico de lítio para expor as abas de cobre ou folha de alumínio.
A chave para esta etapa é remover apenas o material de revestimento sem danificar a folha de metal abaixo dele. Em comparação com a raspagem mecânica e outros métodos de remoção, a solução de limpeza e remoção a laser causa danos mínimos à folha de cobre e tem a vantagem de ser eficaz, eficiente e ecológica, tornando-a a solução ideal preferida do setor para remover o revestimento. Para esta etapa do processo, os lasers infravermelhos pulsados são usados principalmente.
Além disso, lasers semicondutores também estão sendo usados diretamente no processo de secagem de eletrodos para baterias de lítio.
Aplicações de laser na fabricação de veículos e componentes
Pode-se dizer que o uso da tecnologia laser na fabricação de veículos e componentes é quase onipresente e tem sido usado há décadas, e não é uma aplicação relativamente nova. No entanto, a grande demanda do mercado e a busca incansável por maior qualidade de fabricação continuam a manter esse mercado em exploração.
São muitos os locais onde a soldagem a laser é utilizada na fabricação de veículos completos e componentes, incluindo: engrenagens de transmissão, filtros de óleo, tuchos hidráulicos, ignitores de airbag, injetores de combustível, válvulas de bateria ABS, assentos, luzes, sensores e outros componentes; e partes da carroceria, como tetos, portas, capotas de motores e portas traseiras, todas ativas na soldagem a laser.
soldagem a laser do corpo, a força pode ser aumentada em mais de 30 por cento, a segurança do carro é maior; o uso de soldagem a laser de peças automotivas pode reduzir o volume para atender a miniaturização de componentes, a tendência de desenvolvimento de veículos leves.
Tome o motor de acionamento de fio plano atual mais popular como um exemplo, o processo a laser envolvido inclui soldagem de aço silício do motor, despintura e soldagem de fio plano em grampo (gancho de cabelo), bem como a soldagem do barramento do motor.
A luz azul é a ferramenta preferida para soldagem de cobre, e lasers azuis de alta potência de 1kW e 4kW já estão disponíveis; outros fabricantes propuseram o uso de lasers azuis com lasers infravermelhos para soldar cobre de diferentes espessuras para obter melhor qualidade de soldagem e melhorar a eficiência.
Além de aplicações de soldagem, a tecnologia laser também pode ser usada para o corte de aço de alta resistência para carroceria, corte de materiais de airbag, corte de materiais de interiores automotivos, marcação de rastreabilidade de motores, pneus e outras peças, despintura de fio de cobre plano e muitos outros aspectos. Entende-se que na Europa, nos Estados Unidos e em outros países industriais desenvolvidos, 60% a 80% das peças automotivas são concluídas com processamento a laser. Com o desenvolvimento contínuo do novo mercado de veículos de energia da China, a tecnologia laser dará início a um enorme mercado potencial de aplicações; junto com o avanço das aplicações, acredito que a própria tecnologia do laser e os efeitos da aplicação também continuarão a evoluir.
