Vandaag delen we de toepassing van laser lassen technologie in elektrische voertuigen-power batterij, voornamelijk met inbegrip van batterij elektrode oorbus lassen, batterij shell lassen, etc., waarbij Al-Fe, Al-Cu,met een gewicht van niet meer dan 50 kg.
01
Achtergrond van de toepassing
In de context van de opwarming van de aarde en de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen nemen nieuwe energievoertuigen, met name elektrische voertuigen, snel toe.vereist strikte lastechnologieTraditionele lasmethoden, zoals ultrasone las en weerstandsplaatslas,hebben beperkingen bij de aansluiting van batterijelektrodematerialen (zoals aluminium, koper en staal).Ultrasone las is niet geschikt voor de gemeenschappelijke batterijstructuur van elektrische voertuigen, en de weerstandsplaats lassen is moeilijk te lassen vanwege de hoge geleidbaarheid van aluminium en koper.
De lasertechnologie is een ideale keuze vanwege de niet-contact, hoge energiedichtheid, nauwkeurige thermische invoerregeling en gemakkelijke automatisering.Het kan voldoen aan de lasbehoeften van verschillende materialen van batterij systeem, zoals het lassen van aluminiumstaal, koper-aluminium, koperstaal tussen de batterijelektrode en de bus en het lassen van aluminium/staalbatterijhulzen,die een sleutelrol speelt bij het garanderen van de betrouwbaarheid van de verbinding, en het verbeteren van de prestaties en de veiligheid van de batterij.
02
Type van de accu
Type van de accu
1 Kleine cilindrische batterij (bv. model 18650), gestandaardiseerde afmetingen, veiligheid en relatief lage kosten;
2 Grote prismabatterijen met een goede energie-dichtheid en stabiliteit;
3 Batterij met een zachte coating, gevoelig voor geometrie bij opladen.
* Batterijtype
Het batterijpakket bestaat uit meerdere batterijen in serie of in serie en parallel, die via busbars met elkaar verbonden zijn.en de betrouwbaarheid van de verbinding heeft rechtstreeks invloed op de prestaties en de veiligheid van het batterijsysteem.
* Structuur van de batterij a) cilindrische batterij b) prismatische batterij
Beperkingen van gemeenschappelijke lastechnieken
supersonisch lassen
Voornamelijk met behulp van hoogfrequente trillingen (meestal 20 kHz en hoger) wordt het materiaal onder druk een vaste binding gevormd om de verbinding te bereiken.
1 Deze methode is geschikt voor het lassen van dunne folie, andere materialen of hooggeleidende materialen, voornamelijk toegepast op stripbatterijen.
2 Batterijen voor elektrische voertuigen zijn meestal cilindrische of prismatische batterijen, die de integriteit van de batterijstructuur kunnen vernietigen onder de combinatie van druk en trillingen.dus ultrasoon lassen is niet geschikt voor het lassen van batterijen van elektrische voertuigen.
verzetsplaatslassen
Het werkingsprincipe is vooral druk uitoefenen op het contactoppervlak van het werkstuk en een grote stroom gebruiken om de onderdelen lokaal te smelten.de gemeenschappelijke materialen van batterijen voor elektrische voertuigen zijn aluminium en koper, die de kenmerken hebben van een hoge elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid, waardoor het moeilijk is om het weerstandsplaatslassen te lassen.
03
Batterij paal oor is gelast met de bus
Lasken kenmerken
Materialencombinatie: het batterijstapel-oormateriaal is vaak aluminium, koper of staal, het busmateriaal is voornamelijk koper of aluminium, waardoor aluminium-koper, aluminium-staal,met een breedte van niet meer dan 50 mm.
Hoge prestatievereisten: op de lasplaats moet een lage weerstand, een hoge geleidbaarheid en een goede mechanische sterkte worden gewaarborgd.om de batterij oplaad- en ontlaaddoeltreffendheid en de langetermijnstabiliteit te waarborgen.
* Poole-oor en bus van zachte zak / cilindrische batterij
Lasersweiswerk van aluminium en staal
Lasproblemen:
1 De thermische eigenschappen van aluminium en staal verschillen sterk, het lassen zal broze metalen intermetalen verbinding (IMC) vormen, zoals Fe2Al5, Fe4Al13, enz., die de microstructuur beïnvloeden,elektrische prestaties en thermische prestaties van het gewricht, verhoogt de interne weerstand van de batterij, verkorteert de levensduur.
2 De IMC-opwekking moet tijdens het lassen worden gecontroleerd.
1 Beheers de thermische input: stel de laservermogen, de lassnelheid en de pulsparameters (frequentie, werkverhouding) in evenwicht, balanceer de smeltdiepte en de grootte van het thermische invloedsgebied,en de IMC-generatie verminderen.
2 Optimaliseren van de golfvorm van de puls: speciale golfvorm van de puls wordt gebruikt om de kenmerken van de thermische cyclus te veranderen, zoals langzame stijging en langzame daling van de golfvorm om de temperatuurgradiënt en thermische spanning te verminderen,en remmen de snelle afkoeling die leidt tot een groot aantal broze IMC's generatie.
1 Samenstelling: selectie van nikkel, legering op basis van silicium en andere tussenlaagmaterialen, vanwege de reactie met aluminiumstaal.en de taaiheid van nikkelhoudende IMC's is beter dan die van aluminiumstaal. Si in de Al-Si verbindingen) beïnvloedt de groei van Fe-Si verbindingen optimaliseert de mechanische eigenschappen van het gewricht,en het Si-gehalte is fijn aangepast aan de materialen- en procesvereisten.
2 Dikte: van μ m tot tientallen μ m dikte kan de vorming van IMMC effectief aanpassen, de gewrichtsprestaties en betrouwbaarheid verbeteren.
1 Magnetische veldrichting: het verticale magnetische veld remt de macroscopische diffusie van elementen in de smeltpool, verandert de convectie- en kristalliseringsmorfologie,en vermindert de overmatige fusie van Fe en Al om broze IMC's te vormenHet parallelle magnetisch veld beïnvloedt de micro-diffusie van de migratie van opgeloste stoffen en graangrenzen, verfijnt de korrels en optimaliseert de verdeling en oriëntatie van IMC's.
2 Multi-veld samenwerking: gecombineerd met magnetisch veld en echografie, magnetisch veld samenwerking en ultrasone trillingen om korrels te verfijnen, stomale insluitsels te verwijderen,en de IMC-structuur te verbeterenUltrasone trillingen zijn nuttig om dendrieten en eenvormige samenstelling te breken, magnetisch veld leidt de richting van de metaalvloeistofstroom en kristalgroei,Verbeteren van het verhardingsgedrag en weefseluniformiteit van de gesmolten pool, vermindert de breekbaarheid van IMC en verbetert de taaiheid en elektrische geleidbaarheid van gewrichten.
* Laserschommel lassen van aluminium-staal (schommelamplitude 0,2-1,2 mm)
* Micromorfologie van roestvrij staal-aluminiumverbinding a) Ni-folie b) geen Ni-folie
Lasersweiswerk van koper-aluminium
Lasproblemen:
Koper en aluminium hebben verschillende smeltpunten, thermische geleidbaarheid en thermische uitbreidingscoëfficiënt en vormen door lassen Cu 2 Al en Cu 4 Al 3 IMC,die van invloed zijn op de microstructuur en de mechanische eigenschappen van lassen, en moeten hun vorming en groei remmen.
1 Het combineren van een hoge lassnelheid met een laag laservermogen kan de thermische invoertijd en -sterkte verminderen en de vorming van een groot aantal IMC's remmen.CuAl 2 en andere verbindingen worden aanzienlijk verminderd.
2 Optimaliseren van de pulsfrequentie en de werkcyclus, veranderen van de atoomdiffusie en reactie dynamica van Cu en Al, maken van de IMC groeien ordelijk en gelijkmatig verdeeld,en de gezamenlijke prestaties te verbeteren.
Bijvoorbeeld, met tin vulmateriaal, lassen om Cu6Sn5 en Cu3Sn fasen te vormen, veranderen de weefselvorm van het gewricht, verminderen de algehele brosheid, verbeteren de sterkte en taaiheid.
* Cu-Al SEM-diagram (1500W, 30 mm/s)
Lasersweiswerk van koper en staal
Lasproblemen:
De fysische eigenschappen van koper en staal zijn zeer verschillend, en de scheiding van de vloeibare fase en thermische scheuren komen vaak voor tijdens laserlassen.zoals Cu-infiltratie in de staalkorrelgrens, wat leidt tot thermische scheuren.
De laskwaliteit kan effectief worden verbeterd door de laser naar de koperzijde af te buigen.
Onder de voorwaarde van een ringvormige beamschommeling van puur koper en roestvrij staal kan de scheurweerstand van de las effectief worden verbeterd.de verhoging van de korrelgrens vermindert de spanningsconcentratie aanzienlijk en beheert effectief de gezamenlijke sterkte en vervorming.
* Onoscillerend met een oscillerende SEM
04
Lassen van batterijkooien
* Tesla 4680 batterij
Lasersoldering van aluminiumbatterijkooien
Vanwege de hoge thermische geleidbaarheid en de grote thermische uitbreidingscoëfficiënt is het lassen van aluminiumlegeringen gemakkelijk om scheuren en poreffecten te vertonen;de oppervlakte-oxidefolie en verontreinigingen kunnen gemakkelijk bij hoge temperatuur worden ontbonden, waardoor het gas moeilijk kan ontsnappen en poriën veroorzaakt.
1060 aluminium legering met lasergesweis gebruikt verticale oscillatie om het lasoppervlak te optimaliseren, waardoor de porositeit met 91% wordt verminderd bij een straal van 0,45 mm.
* Laserstraal focus rotatie en verticale oscillatie SEM
De lichtvlekvorming is vierstraallassen, waardoor het kleine gat in het gesmolten zwembad groter wordt, de metalen damp wordt gestabiliseerd, de spatten en poriën worden verminderd en de laskwaliteit wordt verbeterd.
* Schematisch schema van vier balken
Stalen batterijshell door laserlassen
Bij het lassen van austenitisch roestvrij staal is thermische kraken gevoelig, wat verband houdt met de samenstelling van de legering en het onzuiverheidsgehalte.Het probleem van thermisch kraken kan effectief worden opgelost door de procesparameters aan te passen.
ontwaken:
1 Op dit moment is de meest gebruikte golflengte van laserlassen meestal 1064 nm, met behulp van blauwe laser / groene laserlassen van heterogene materialen kan een goed effect hebben.
Contactpersoon: Ms. Coco
Tel.: +86 13377773809
