Lityum-iyon Piller İçin Kaynak İşlemleri

Prizmatik hücreler veya silindirik hücreler olsun, kaynaklama pil üretiminde önemli süreçlerden biridir. Lityum pil üretim hattında, kaynaklama sürecinin üretim bölümü esas olarak hücre montajı ve PACK hattı bölümünde yoğunlaşmıştır, aşağıdaki şekle bakın:

Kaynak işleminin ayrıntılarının kısa açıklaması

1. Emniyet havalandırma kaynağı

Emniyet havalandırması, basınç tahliye vanası olarak da bilinir, akünün üst kapağındaki ince duvarlı bir vana gövdesidir. Akünün iç basıncı belirtilen değeri aştığında, emniyet havalandırması yırtılır ve akünün patlamasını önlemek için basıncı serbest bırakır. Emniyet havalandırmasının ustaca bir yapısı vardır. Genellikle belirli bir şekle sahip iki alüminyum metal levhayı sabitlemek için lazer kaynak kullanır. Akünün iç basıncı belirli bir değere yükseldiğinde, alüminyum levha akünün daha fazla genleşmesini ve patlamasını önlemek için tasarlanmış oluk konumundan kopar. Bu nedenle, bu işlem lazer kaynak teknolojisi üzerinde son derece katı gereksinimlere sahiptir. Kaynak dikişinin kapatılması gerekir ve kaynak dikişinin hasar basınç değerinin belirli bir aralıkta (genellikle 0.4~0.7MPa) sabit kalmasını sağlamak için ısı girişi sıkı bir şekilde kontrol edilir. Çok büyük veya çok küçük olması akünün güvenliği üzerinde büyük bir etkiye sahip olacaktır.

2. Terminal kaynaklama

Pil kapağı plakasındaki terminaller pozitif ve negatif terminaller olarak ayrılmıştır. Terminallerin işlevi de dahili ve harici bağlantılar olarak ayrılmıştır. Dahili bağlantı, pil tırnaklarının terminallere kaynaklanmasıdır. Harici bağlantı, pil terminallerinin bağlantı şeritleri aracılığıyla kaynaklanması ve seri ve paralel devreler oluşturarak bir pil takımı oluşturmasıdır.

Akü terminalleri genellikle pozitif elektrot için alüminyum ve negatif elektrot için bakır kullanır ve genellikle perçinli bir yapı kullanır. Perçinleme tamamlandıktan sonra kaynak yapılır, genellikle 8 mm çapında bir daire. Kaynak yaparken, tasarım gereksinimlerinin çekme kuvveti ve iletkenlik özellikleri karşılandığı sürece, iyi ışın kalitesine ve düzgün enerji dağılımına sahip fiber lazerler veya hibrit kaynak lazerleri tercih edilir. Kaynak için fiber lazer veya hibrit kaynak lazeri kullanın. Elektrik terminallerinin alüminyum-alüminyum yapı kaynağı ve bakır-bakır yapı kaynağının kararlılığını gerçekleştirebilir, sıçramayı azaltabilir ve böylece kaynak verimini artırabilir.

3. Sekme uzatma kaynağı

Sekme uzatma levhası, pil kapağını ve pil jöle rulosunu birbirine bağlayan önemli bir bileşendir. Ayrıca pilin aşırı akım, güç ve düşük sıçrama gereksinimlerini de hesaba katmalıdır. Bu nedenle, kapakla kaynak işlemi sırasında yeterli kaynak genişliği olması gerekir ve pil kısa devresini önlemek için pil jöle rulosuna hiçbir parçacığın düşmemesini sağlamak gerekir. Negatif elektrot malzemesi olarak bakır, düşük emilim oranına sahip yüksek yansıtıcı bir malzemedir ve kaynak sırasında daha yüksek enerji yoğunluğu gerektirir.

4. Kutuların kaynakla kapatılması

Güç pillerinin kasa malzemeleri arasında alüminyum alaşımı ve paslanmaz çelik bulunur. Bunlar arasında en çok alüminyum alaşımı kullanılır ve birkaçı saf alüminyum kullanır. Paslanmaz çelik, özellikle 304 paslanmaz çelik, en iyi lazer kaynaklanabilirliğine sahip malzemedir. İster darbeli ister sürekli lazer kullanılsın, iyi görünüm ve performansa sahip kaynaklar elde edilebilir. İnce kabuklu lityum pilleri kaynaklamak için sürekli lazer kullanmak verimliliği 5 ila 10 kat artırabilir ve görünüm ve sızdırmazlık özellikleri daha iyidir. Şimdi, daha hızlı kaynak hızı ve daha düzgün bir görünüm elde etmek için, çoğu şirket önceki düşük hızlı tek fiber kaynağının yerine hibrit kaynak ve halka ışık noktası kullanmaya başladı. Şu anda, çoğu şirketin seri üretim hatlarının kaynak hızı 200 mm/s'ye ulaşmıştır. Bazı üreticilerin düşük hızlı fiber optik kaynak hatları için, kaynak boncuğunun stabilitesini sağlamak amacıyla, genel seri üretim hızı 70 mm/s'dir.

5. Sızdırmazlık çivi kaynağı

Sızdırmazlık çivileri (doldurma deliği kapakları) da birçok formda gelir ve şekilleri genellikle 8 mm çapında ve yaklaşık 0.9 mm kalınlığında yuvarlak bir kapaktır. Kaynak için temel gereklilik, dayanım basınç değerinin 1,1 MPa'ya ulaşması ve iğne deliği, çatlak veya patlama noktası olmamasıdır. Pil hücrelerinin kaynaklanmasının son işlemi olarak, sızdırmazlık çivisi kaynağının verimi özellikle önemlidir. Sızdırmazlık çivilerinin kaynaklanması sırasında kalan elektrolitin varlığı nedeniyle, patlama noktaları ve iğne delikleri gibi kusurlar meydana gelecektir. Bu kusurları bastırmanın temel yolu, ısı girişini azaltmaktır. Lazer kaynağının kullanımı, kararlılığı ve uyumluluğu büyük ölçüde iyileştirebilir ve böylece verim oranını büyük ölçüde iyileştirebilir.

6. PAKET Busbar kaynak

Pil modülü, seri ve paralel olarak bağlanmış lityum iyon hücrelerinin bir kombinasyonu olarak anlaşılabilir ve tek bir pil izleme ve yönetim cihazı takılır. Pil modülünün yapısal tasarımı genellikle bir pil takımının performansını ve güvenliğini belirler. Yapısı pil hücrelerini desteklemeli, sabitlemeli ve korumalıdır. Aynı zamanda, aşırı akım gereksinimlerinin nasıl karşılanacağı, akım düzgünlüğü, hücre sıcaklığının nasıl kontrol edileceği ve zincirleme reaksiyonları önlemek için ciddi anormallikler durumunda gücün kesilip kesilemeyeceği vb., pil modüllerinin kalitesini değerlendirmek için kriterler olacaktır. Bakır ve alüminyum arasındaki lazer kaynağı, kullanım gereksinimlerini karşılayamayan kırılgan bileşikler oluşturma eğiliminde olduğundan, genellikle ultrasonik kaynak kullanılır. Ayrıca, bakır ve bakır, alüminyum ve alüminyum genellikle lazerle kaynaklanır. Aynı zamanda, hem bakır hem de alüminyum ısıyı çok hızlı ilettiği ve çok yüksek lazer yansıtıcılığına sahip olduğu ve sekme uzatma sacının kalınlığı nispeten büyük olduğu için, kaynak elde etmek için daha yüksek güçlü bir lazer gerekir.