hakkında şirket haberleri Elektrikli araçlarda lazer kaynak uygulaması: güç pilleri

Bugün, elektrikli araç güç bataryasında lazer kaynak teknolojisinin uygulanmasını paylaşıyoruz.Cu-Fe ve diğer farklı malzemelerden kaynak.

01

Başvuru geçmişi

Küresel ısınma ve sera gazı emisyonlarının azaltılması bağlamında, yeni enerji araçları, özellikle elektrikli araçlar hızla yükseliyor.Sıkı kaynak teknolojisi gerektirir.Batarya sistemi, çeşitli malzemeler ve karmaşık bağlantı dahil olmak üzere karmaşık bir yapıya sahip olduğu için.,Batarya elektrot malzemelerinin (alüminyum, bakır ve çelik gibi) bağlantısı konusunda sınırlamalara sahiptir.ultrasonik kaynak elektrikli araçların ortak pil yapısı için uygun değildir, ve alüminyum ve bakırın yüksek iletkenliği nedeniyle direnç nokta kaynakının kaynaklanması zordur.

Lazer kaynak teknolojisi temassız, yüksek enerji yoğunluğu, hassas termal giriş kontrolü ve kolay otomasyon nedeniyle ideal bir seçimdir.Batarya sisteminin farklı malzemelerinin kaynak ihtiyaçlarını karşılayabilir, örneğin alüminyum çelik, bakır alüminyum, batarya elektrodu ve otobüs arasındaki bakır çelik kaynak ve alüminyum / çelik batarya kabuğu kaynak,Bağlantının güvenilirliğini sağlamakta kilit rol oynayan, ve batarya performansını ve güvenliğini iyileştirmek.

02

Güç pil türü

Güç pil türü

1 Küçük silindirli batarya (örneğin model 18650), standart boyut, güvenlik ve nispeten ucuz maliyet;

2 Enerji yoğunluğu ve istikrar açısından iyi performans gösteren büyük prizma pilleri;

3 Yumuşak kaplı polimer pil, şarj sırasında geometriye eğilimlidir.

* Pil tipi

Batarya paketi, seri veya seri ve paralel olarak, otobaslar aracılığıyla birbirine bağlı olan birden fazla bataryadan oluşur.ve bağlantı güvenilirliği doğrudan pil sisteminin performansını ve güvenliğini etkiler.

* Pil paketi yapısı a) silindirli pil b) prizmatik pil

Ortak kaynak tekniklerinin sınırlamaları

Süpersonik kaynak

Temel olarak, bağlantıyı elde etmek için malzemeyi basınç altında katı bir bağ oluşturmak için yüksek frekanslı titreşim (genellikle 20 kHz ve üstü) kullanır.

1 Bu yöntem, özellikle şerit pillerine uygulanan ince folyo, farklı malzemeler veya yüksek iletkenlik malzemelerinin kaynaklanması için uygundur.

2 Elektrikli araç pilleri genellikle silindir veya prizmatik pillerdir ve basınç ve titreşim kombinasyonu altında pil yapısının bütünlüğünü bozabilir.Bu yüzden ultrasonik kaynak elektrikli araçların pil kaynak için uygun değildir.

Direnç nokta kaynak

Çalışma prensibi, esas olarak iş parçasının temas yüzeyine baskı uygulanması ve büyük bir akım kullanılarak parçaların yerel olarak erimiş olmasıdır.Elektrikli araç pillerinin ortak malzemeleri alüminyum ve bakırdır., yüksek elektrik iletkenliği ve ısı iletkenliği özelliklerine sahip olan, direnç nokta kaynakının kaynaklanmasını zorlaştırır.

03

Batarya direği kulak otobüs ile kaynaklı

Kaynak özellikleri

Malzeme kombinasyonu: pil direği kulak malzemesi genellikle alüminyum, bakır veya çeliktir, otobüs malzemesi çoğunlukla bakır veya alüminyumdur, alüminyum-bakır, alüminyum-çelik oluşturur,Bakır-çelik ve diğer kombinasyonlar.

Yüksek performans gereksinimleri: kaynak alanı düşük direnç, yüksek iletkenlik ve iyi mekanik dayanıklılık sağlamalıdır.Batarya şarj ve boşaltma verimliliğini ve uzun vadeli istikrarını sağlamak için.

* Yumuşak paket / silindirli bataryalı kutup kulak ve otobüs

Alüminyum ve çelik lazer kaynak

Kaydırma zorlukları:

1 Alüminyum ve çelik termal özellikleri çok farklıdır, kaynak kırılgan metal intermetallik bileşik (IMC) oluşturur, örneğin Fe2Al5, Fe4Al13, vb.,Eklemin elektrik ve termal performansıBataryanın iç direncini arttırır, ömrünü kısaltır.

2 IMC üretimi kaynak sırasında kontrol edilmelidir.

1. Kontrol süreci parametreleri

1 Isı girişini kontrol edin: lazer gücünü, kaynak hızını ve darbe parametrelerini (sıklık, görev oranı) ayarlayın, erime derinliğini ve termal etki alanının boyutunu dengeleyin,ve IMC üretimini azaltmak.

2 Dövme dalga biçimini optimize etmek: sıcaklık dalga biçimi ve termal stresini azaltmak için yavaş yükseliş ve yavaş düşme dalga biçimi gibi termal döngü özelliklerini değiştirmek için özel bir dürme dalga biçimi kullanılır.ve büyük bir sayıda kırılgan IMC üretimine yol açan hızlı soğutmayı engeller..

• Orta katmanı kullan

1 Kompozisyon: Nikel seçimi, silikon bazlı alaşım ve diğer ara katman malzemeleri, alüminyum çelik ile reaksiyonu nedeniyle.ve nikel içeren IMC'lerin sertliği alüminyum çelikten daha iyidir.Al-Si bileşiklerinde Si) Fe-Si bileşiklerinin büyümesini etkiler, eklemin mekanik özelliklerini optimize eder,ve Si içeriği malzeme ve süreç gereksinimlerine göre ince ayarlanmıştır..

2 Kalınlık: μ m'den onlarca μ m kalınlık aralığı IMMC'nin oluşumunu etkili bir şekilde ayarlayabilir, eklem performansını ve güvenilirliğini artırabilir.

• Manyetik alan yardımcı

1 Manyetik alan yönü: Dikey manyetik alan erime havuzundaki elementlerin makroskopik yayılmasını engeller, konveksiyon ve kristalleşme morfolojisini değiştirir,ve kırılgan IMC'ler oluşturmak için Fe ve Al'in aşırı füzyonunu azaltırParalel manyetik alan, çözünmüş maddelerin mikro difüzyonunu ve tahıl sınır göçünü etkiler, tahılları rafine eder ve IMC'lerin dağılımını ve yönelimini optimize eder.

2 Çok alanlı işbirliği: Mıknatıs alanı ve ultrasonla birlikte, mıknatıs alanı işbirliği ve ultrasonik titreşim ile tahılları arıtmak, stomatal dahilleri kaldırmak,ve IMC yapısını geliştirmekUltrasonik titreşim, dendritleri kırmak ve tekil kompozisyon sağlamak için yararlıdır. Manyetik alan metal sıvı akışının ve kristal büyümenin yönünü yönlendirir.Erimiş havuzun katılaşma davranışını ve doku tekilliğini iyileştirir, IMC'nin kırılganlığını azaltır ve eklemlerin sertliğini ve elektrik iletkenliğini artırır.

* Lazer salınım alüminyum-çeliği (salınım genişliği 0.2-1.2mm)

* Paslanmaz çelik / alüminyum alaşımlı birleşimin mikro morfolojisi a) Ni folyo b) Ni folyo yok

Bakır-alüminyum lazer kaynak

Kaydırma zorlukları:

Bakır ve alüminyum farklı erime noktalarına, ısı iletkenliğine ve termal genişleme katsayısına sahiptir, kaynakla Cu 2 Al ve Cu 4 Al 3 IMC oluşturur.kaynakların mikro yapısını ve mekanik özelliklerini etkileyen, oluşumlarını ve büyümelerini engellemeye ihtiyaç duyarlar.

1. Kaynak parametrelerinin optimize edilmesi

1 Yüksek kaynak hızı ile düşük lazer gücünü eşleştirmek, termal giriş süresini ve gücünü azaltabilir ve çok sayıda IMC oluşumunu engelleyebilir.CuAl 2 ve diğer bileşikler önemli ölçüde azalır.

2 Darbe frekansını ve görev döngüsünü optimize etmek, Cu ve Al'in atom difüzyonu ve reaksiyon dinamik koşullarını değiştirmek, IMC'yi düzenli ve eşit bir şekilde dağıtmak,ve ortak performansı iyileştirmek.

• Doldurma gümüş, nikel ve teneke, gümüş, nikel ve teneke bazlı dolgu malzemelerinden veya dolgu boşluğunu eritebilen ve temel malzeme elemanlarını seyreltebilen özel alaşım kaynak telinden yapılır.Cu ve Al'in doğrudan reaksiyonunu yavaşlatır., ve kırılgan IMC' nin oluşumunu azaltır.

Örneğin, teneke dolgu malzemesi içeren, Cu6Sn5 ve Cu3Sn fazlarını oluşturmak için kaynak, eklemin doku şeklini değiştirir, genel kırılganlığı azaltır, dayanıklılığı ve dayanıklılığını artırır.

• Işık modülasyonu, lazer enerjisinin dağılımını ve etki modusunu değiştirmek için ışın salınımını, dönüşünü veya ışın bölünmesini ve diğer modülasyon tekniklerini kullanır.

* Cu-Al SEM diyagramı (1500W, 30 mm/s)

Bakır ve çelik lazer kaynak

Kaydırma zorlukları:

Bakır ve çeliklerin fiziksel özellikleri çok farklıdır ve sıvı faz ayrımı ve termal çatlaklar lazer kaynak sırasında ortaya çıkma eğilimindedir.Çelik tanesi sınırına Cu sızması gibi, termal çatlaklara yol açar.

1. Lazer ofset

Laseri bakır tarafına doğru eğerek kaynak kalitesini etkili bir şekilde iyileştirebilirsiniz.

• Çizgi salınımları

Saf bakır ve paslanmaz çelikten halka halindeki kiriş salınımı koşulunda, kaynakın çatlak direnci etkili bir şekilde iyileştirilebilir.tahıl sınırının artması stres konsantrasyonunu önemli ölçüde azaltır ve eklem gücünü ve deformasyonunu etkili bir şekilde kontrol eder.

* Sallanan bir SEM ile salınmayan

04

Akü kabuğu kaynak

* Tesla 4680 Pil

Alüminyum pil kabuğunun lazer kaynak

Yüksek termal iletkenliği ve büyük termal genişleme katsayısı nedeniyle, alüminyum alaşım kaynakları çatlaklar ve gözenek kusurları göstermek kolaydır;yüzey oksit filmi ve kirlilikler yüksek sıcaklıkta kolayca parçalanırBu gazın kaçmasını zorlaştırır ve gözeneklere neden olur.

1. Lazer ışını odak dönümü + dikey salınım

Lazerle kaynaklanmış 1060 alüminyum alaşımı, kaynak yüzeyini optimize etmek için dikey salınım kullanır ve porozluğu 0,45 mm yarıçapında% 91 oranında azaltır.

* Lazer ışını odak dönümü ve dikey salınım SEM

• Nokta şekillendirme (dört ışınlı)

Işık noktası şekillendirme, erimiş havuzdaki küçük deliğin boyutunu arttırır, metal buharını dengeler, sıçrama ve gözenekleri azaltır ve kaynak kalitesini artırır.

* Dört kiriş şeması

Lazer kaynakıyla çelik batarya kabuğu

Austenitik paslanmaz çeliklerin kaynaklanması, alaşım bileşimine ve kirlilik içeriğine bağlı olarak termal çatlama eğilimindedir.Termal kraklama sorunu, süreç parametrelerini ayarlayarak etkili bir şekilde çözülebilir.

Uydurma:

1 Şu anda yaygın olarak kullanılan lazer kaynak dalga uzunluğu çoğunlukla 1064nm'dir. Mavi lazer / yeşil lazer kaynak heterojen malzemelerinin kullanılması iyi bir etki yaratabilir.