Как лазерная сварка используется в сборке батарей ESS?

Поскольку спрос на системы хранения энергии на основе литий-ионных аккумуляторов продолжает расти, производители уделяют все больше внимания качеству, согласованности и эффективности сборки аккумуляторных блоков. Среди различных технологий соединения, используемых в производстве аккумуляторов, лазерная сварка стала важным решением для соединения аккумуляторных ячеек, модулей, шин, выводов, клемм и других металлических компонентов.

В отличие от традиционных механических методов соединения или контактной сварки, лазерная сварка использует концентрированный луч света для генерации локализованного тепла. Это позволяет производителям достигать точных и повторяемых соединений, минимизируя при этом теплопередачу на окружающие компоненты.

Итак, как именно лазерная сварка используется при сборке аккумуляторных блоков для хранения энергии? В этой статье объясняются основные области применения, преимущества и соображения, связанные с лазерной сваркой в ​​современном производстве аккумуляторных блоков.

Что такое лазерная сварка для сборки аккумуляторных блоков?

Лазерная сварка — это бесконтактный процесс соединения, при котором высокоэнергетический лазерный луч фокусируется на определенной области сварки. Концентрированная энергия быстро нагревает и расплавляет металлическую поверхность, создавая постоянное соединение после затвердевания расплавленного материала.

При производстве литиевых аккумуляторных блоков лазерная сварка может использоваться для различных проводящих компонентов, включая:

• Клеммы аккумуляторных ячеек
• Алюминиевые и медные шины
• Никелевые или никелированные разъемы
• Выводы аккумуляторов
• Разъемы модулей
• Клеммы блоков
• Металлические корпуса и конструктивные элементы

Точный источник лазера, мощность, конфигурация луча и параметры сварки зависят от материала, толщины, конструкции соединения и производственных требований.

Для аккумуляторных блоков хранения энергии особенно важен точный контроль, поскольку сварное соединение должно обеспечивать хорошую электропроводность при сохранении достаточной механической прочности и термической стабильности.

Лазерная сварочная машина ACEY с непрерывным гальванометромиспользует международно передовой волоконный лазер в качестве источника лазера. В сочетании со станиной станка, независимо разработанной, спроектированной и изготовленной нашей компанией, она обладает превосходной жесткостью и стабильностью. Она работает с прецизионной направляющей передачей и оснащена высокоскоростным серводвигателем, который отличается высокой точностью и скоростью. Он подходит для сварки меди, алюминия, железа, никеля или их сплавов, и особенно подходит для сварки алюминиевых шин или никелевых соединений с квадратными аккумуляторами.Где используется лазерная сварка при сборке аккумуляторных блоков для хранения энергии?

Лазерная сварка может быть интегрирована на нескольких этапах производства аккумуляторных модулей и блоков.

1. Сварка аккумуляторных ячеек и шин

Одним из наиболее распространенных применений является соединение аккумуляторных ячеек с проводящими шинами.

В типичном модуле аккумуляторного блока хранения энергии несколько ячеек соединяются последовательно или параллельно для достижения требуемого напряжения и емкости. Шина обеспечивает электрическое соединение между ячейками.

Для алюминиевых и медных шин лазерная сварка может обеспечить концентрированную область сварки с ограниченной деформацией.

Это особенно полезно для крупноформатных призматических аккумуляторных модулей, где необходимо последовательно выполнять множество электрических соединений.

2. Межсоединение аккумуляторных модулей

После того, как отдельные ячейки расположены и закреплены, их необходимо электрически соединить для формирования модуля.

Лазерная сварка может использоваться для соединения:

Клеммы ячеек

• Шины
• Соединительные пластины
• Выводы
• Электрические разъемы модулей
• Автоматизированное оборудование для лазерной сварки может следовать заранее заданным траекториям сварки, помогая производителям поддерживать согласованные положения и параметры сварки для большого количества аккумуляторных модулей.

3. Сварка шин аккумуляторных блоков

Для более крупных систем хранения энергии несколько аккумуляторных модулей могут быть соединены для формирования полного аккумуляторного блока.

На этом этапе надежные соединения шин имеют решающее значение, поскольку аккумуляторный блок может пропускать относительно высокий ток во время зарядки и разрядки.

Лазерная сварка может обеспечить узкие и контролируемые сварные швы, уменьшая при этом ненужное тепловое воздействие на соседние компоненты.

Это делает ее подходящей для высокоплотных конструкций аккумуляторных блоков, где традиционные методы сварки могут быть трудно интегрированы.

4. Сварка разнородных металлов

Аккумуляторные блоки часто содержат различные проводящие металлы.

Например, алюминий и медь широко используются из-за их электрических характеристик и веса. В конструкциях аккумуляторных блоков также могут присутствовать никелевые и стальные компоненты.

Соединение разнородных металлов может быть сложной задачей, поскольку они имеют разные температуры плавления, теплопроводность и физические свойства.

При соответствующем выборе лазера и контроле процесса лазерная сварка может быть адаптирована для определенных разнородных соединений.

Параметры сварки должны быть тщательно оптимизированы, чтобы избежать чрезмерного разбрызгивания, трещин, пористости или нестабильного проплавления.

Почему лазерная сварка подходит для аккумуляторных блоков хранения энергии?

Лазерная сварка обладает рядом характеристик, которые делают ее привлекательной для сборки аккумуляторных блоков.

Высокая точность сварки

Лазерный луч может быть сфокусирован в очень маленькую область, что позволяет точно контролировать положение сварки и вводимую энергию.

Это ценно, когда аккумуляторные компоненты расположены близко друг к другу, а доступная площадь сварки ограничена.

Малая зона термического влияния

Поскольку лазер концентрирует энергию в месте сварки, окружающий материал может получать меньше тепла, чем при некоторых традиционных процессах сварки. Меньшая зона термического влияния может помочь уменьшить термическое воздействие на соседние аккумуляторные компоненты.

Низкая механическая деформация

Лазерная сварка — это бесконтактный процесс. Сварочная головка не требует прямого механического давления на заготовку, как при некоторых процессах контактной сварки.

Это может помочь уменьшить деформацию тонких металлических компонентов и сохранить точность размеров.

Высокая повторяемость

Когда мощность лазера, скорость сварки, положение фокусировки и траектория сварки контролируются автоматически, один и тот же процесс сварки может повторяться для большого количества компонентов.

Это особенно важно для производства аккумуляторных блоков, где может потребоваться выполнение сотен или тысяч одинаковых соединений.

Простая автоматизация

Системы лазерной сварки могут быть интегрированы с:

Роботизированные манипуляторы

• Автоматические системы позиционирования
• Конвейерные системы
• Системы визуального контроля
• Системы управления ПЛК
• Системы MES и управления производственными данными
• Это делает лазерную сварку подходящей как для полуавтоматических, так и для полностью автоматизированных линий сборки аккумуляторных блоков.

Лазерная сварка по сравнению с традиционной сваркой аккумуляторов

Различные применения аккумуляторов требуют различных технологий сварки. При производстве аккумуляторов могут использоваться точечная контактная сварка, ультразвуковая сварка, лазерная сварка и другие процессы соединения. Лазерная сварка особенно привлекательна, когда производителям требуется высокая точность позиционирования, гибкие траектории сварки и простая интеграция с автоматизированным производственным оборудованием.

Метод сварки

Лазерная сварка в будущем производства аккумуляторных блоков для хранения энергии

Поскольку системы хранения энергии продолжают двигаться к большей емкости, более высокой плотности мощности и более компактным конструкциям модулей, требования к технологии межсоединений аккумуляторов также будут расти.

Будущее производство аккумуляторных блоков, вероятно, будет уделять больше внимания:

Более высокая скорость сварки

• Более точное позиционирование
• Лучший мониторинг процесса
• Автоматизированный контроль качества
• Гибкая сварка различных материалов
• Цифровое управление производством
• Интеграция с интеллектуальными линиями сборки аккумуляторов
• Лазерная сварка хорошо подходит для этих тенденций, поскольку процесс может быть точно контролируемым и интегрированным с автоматизированными производственными системами. Поэтому для производителей, собирающих аккумуляторные блоки для хранения энергии, процесс сварки следует рассматривать как часть общей производственной системы, а не как изолированное оборудование.

Заключение

Лазерная сварка стала важной технологией соединения в современном

сборке аккумуляторных блоков ESS. Она может применяться для клемм аккумуляторов, шин, выводов, соединений модулей и других проводящих компонентов, где важны точность, повторяемость и эффективность производства. По сравнению с традиционными технологиями сварки, лазерная сварка обеспечивает такие преимущества, как концентрированная подача энергии, низкая деформация, гибкие траектории сварки и удобная автоматизация.Однако выбор правильного оборудования по-прежнему требует тщательного рассмотрения типа аккумулятора, материала, толщины, конструкции сварки, производственной мощности и требований к автоматизации. Правильно сконфигурированная машина для лазерной сварки аккумуляторных блоков может быть интегрирована с сортировкой ячеек, сборкой модулей, установкой BMS, тестированием и другими процессами для формирования эффективной линии производства аккумуляторных блоков для применений в области хранения энергии.

Если вы планируете линию сборки аккумуляторных блоков для хранения энергии или нуждаетесь в решении для лазерной сварки аккумуляторных модулей и шин, свяжитесь с нами, чтобы обсудить вашу конструкцию аккумулятора, производственную мощность и требования к сварке.