लेजर वेल्डिंग: उच्च प्रक्रिया अवरोध, नई बैटरी प्रौद्योगिकियां जैसे बड़े सिलेंडर वेल्डिंग वॉल्यूम को ऊपर की ओर खींचते हैं
इसकी उच्च दक्षता, लचीलेपन, विश्वसनीयता और स्थिरता, वेल्डिंग सामग्री के कम नुकसान, उच्च स्वचालन और सुरक्षा के कारण लिथियम बैटरी की कटिंग, सफाई, वेल्डिंग और कोडिंग में लेजर तकनीक का उपयोग किया जाता है। राष्ट्रीय नीतियों के मजबूत समर्थन और नई ऊर्जा वाहनों के त्वरित प्रचार और अनुप्रयोग से प्रेरित होकर, चीन में ऑटोमोटिव पावर बैटरी की मांग में काफी वृद्धि हुई है। नई ऊर्जा वाहनों के तीन मुख्य घटकों में बैटरी, मोटर, विद्युत नियंत्रण, वाहन की लागत में मुख्य घटक शक्ति लिथियम बैटरी एक उच्च अनुपात के लिए जिम्मेदार है, लेकिन यह भी सीधे वाहन की सीमा निर्धारित करते हैं। लिथियम बैटरी का उत्पादन प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला से बना होता है, जिसे तीन मुख्य भागों में विभाजित किया जाता है: इलेक्ट्रोड का निर्माण, कोशिकाओं का उत्पादन और बैटरी का संयोजन। लिथियम बैटरी की गुणवत्ता सीधे नई ऊर्जा वाहन के प्रदर्शन को निर्धारित करती है और इसलिए इसकी निर्माण प्रक्रिया में उच्चतम सटीकता की आवश्यकता होती है। लेजर तकनीक, एक उन्नत "प्रकाश" निर्माण उपकरण के रूप में, इसकी उच्च दक्षता और सटीकता, लचीलेपन, विश्वसनीयता और स्थिरता, वेल्डिंग सामग्री के कम नुकसान, स्वचालन के कारण लिथियम बैटरी घटकों की कटिंग, सफाई, वेल्डिंग और कोडिंग प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है। और सुरक्षा।
2. लेजर वेल्डिंग: उच्च प्रक्रिया बाधाएं, नई बैटरी प्रौद्योगिकियां जैसे बड़े सिलेंडर वेल्डिंग वॉल्यूम को ऊपर की ओर खींचते हैं
2.1 सिद्धांत: बैटरी की सुरक्षा की गारंटी के लिए, वेल्डिंग की गुणवत्ता लेजर ऊर्जा नियंत्रण और प्रक्रिया मापदंडों पर निर्भर करती है।
लेजर वेल्डिंग के कई फायदे हैं जैसे कि डीप मेल्टिंग, हाई स्पीड और लो डिस्टॉर्शन, जो पावर बैटरी की सुरक्षा में काफी सुधार कर सकता है। एक आधुनिक वेल्डिंग तकनीक के रूप में, लेजर वेल्डिंग में गहरी पिघलने, उच्च गति, कम विरूपण, वेल्डिंग पर्यावरण के लिए कम आवश्यकताएं, उच्च शक्ति घनत्व, चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित नहीं, प्रवाहकीय सामग्री तक सीमित नहीं है, वैक्यूम काम करने की स्थिति की आवश्यकता नहीं है। और वेल्डिंग प्रक्रिया आदि के दौरान एक्स-रे का उत्पादन नहीं करता है। इसका व्यापक रूप से उच्च अंत परिशुद्धता निर्माण के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है, खासकर नई ऊर्जा वाहन और पावर बैटरी उद्योगों में। पावर बैटरी वेल्डिंग पार्ट्स कई, कठिन हैं और उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है। बैटरी उत्पादन उपकरण के स्वचालन, सुरक्षा, सटीकता और प्रसंस्करण दक्षता के लिए पावर बैटरी निर्माताओं की भी उच्च आवश्यकताएं हैं। लेजर वेल्डिंग तकनीक के अनूठे फायदे बैटरी की सुरक्षा, विश्वसनीयता और स्थिरता में काफी सुधार कर सकते हैं, लागत कम कर सकते हैं और सेवा जीवन का विस्तार कर सकते हैं, जिससे यह पावर बैटरी निर्माताओं के लिए इष्टतम विकल्प बन जाता है।
लेजर वेल्डिंग की गुणवत्ता निर्धारित करने वाले मुख्य मुख्य तत्व लेजर ऊर्जा नियंत्रण और वेल्डिंग प्रक्रिया प्रौद्योगिकी हैं। लेजर ऊर्जा नियंत्रण: चूंकि वेल्ड की जाने वाली सामग्री में लेजर प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य (जो 5 प्रतिशत से 50 प्रतिशत तक भिन्न हो सकती है) के लिए अलग-अलग अवशोषण दर होती है, लेजर स्रोत की पसंद सभी अंतर ला सकती है। वेल्डेड भाग में एक समान और स्थिर वेल्डिंग लेजर बीम देने के लिए, लेजर आउटपुट पावर को सुसंगत या सटीक रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है। बहुत कम शक्ति से अपर्याप्त वेल्डिंग पिघल जाएगी और वेल्डिंग की गुणवत्ता प्रभावित होगी, बहुत अधिक शक्ति या ऊपर और नीचे के उतार-चढ़ाव से छींटे, सरंध्रता और अन्य अवांछनीय प्रभाव होंगे। इसलिए, लेज़र स्रोत का नियंत्रण लेज़र वेल्डिंग के लिए सबसे महत्वपूर्ण तकनीकों में से एक बन जाता है।
लेजर वेल्डिंग प्रभाव जटिल है, जो दर्जनों कारकों से संबंधित है जैसे कि लेजर तरंग दैर्ध्य, शक्ति घनत्व, वेल्डिंग समय, वेल्डिंग हेड एंगल, फोकल दूरी, लेजर अवशोषण दर और वेल्ड की सफाई, वेल्ड की मोटाई और तापीय चालकता, प्रकार और प्रवाह परिरक्षण गैस का। इसलिए, लेजर वेल्डिंग तकनीक भी वेल्डिंग की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक है, जिसके लिए लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया तकनीशियनों को लगातार सारांश का पता लगाने की आवश्यकता होती है, केवल प्रयोगात्मक संचय की लंबी अवधि ही अच्छे वेल्डिंग परिणाम प्राप्त कर सकती है।
कार्य सिद्धांत के अनुसार वेल्डिंग को पांच प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है, आवेदन की आवश्यकताओं के आधार पर सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त करने के लिए विभिन्न वेल्डिंग विधियों का चयन किया जाता है। ऑपरेशन के सिद्धांत के आधार पर, लेजर वेल्डिंग को पांच श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: हीट कंडक्शन वेल्डिंग, डीप फ्यूजन वेल्डिंग, कम्पोजिट वेल्डिंग, लेजर ब्रेजिंग और लेजर कंडक्शन वेल्डिंग। ग्राहक और प्रसंस्करण आवेदन के आधार पर, सर्वोत्तम संभव वेल्डिंग परिणाम प्राप्त करने के लिए उपयुक्त वेल्डिंग विधि का चयन किया जाता है।
2.2 आवेदन की स्थिति: कोर निर्माण, पैक वेल्डिंग की कीमत लगभग 10-30 मिलियन/GWh
सेल निर्माण प्रक्रिया में और बैटरी पैक प्रक्रिया में बिजली कोशिकाओं के उत्पादन में लेजर वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है। बिजली कोशिकाओं के उत्पादन में, लेजर वेल्डिंग का उपयोग करने वाले मुख्य खंडों में शामिल हैं: मध्य-प्रक्रिया: लग्स की वेल्डिंग (प्री-वेल्डिंग सहित), पोल स्ट्रिप्स की स्पॉट वेल्डिंग, शेल में कोर की प्री-वेल्डिंग, शीर्ष की सीलिंग वेल्डिंग बाहरी आवरण का आवरण, तरल इंजेक्शन बंदरगाह की सीलिंग वेल्डिंग, आदि। पोस्ट-प्रक्रिया: बैटरी पैक मॉड्यूल में कनेक्शन टुकड़े की वेल्डिंग और मॉड्यूल के पीछे के कवर पर विस्फोट-सबूत वाल्व की वेल्डिंग, आदि। प्री-वेल्डिंग वैल्यू वॉल्यूम लगभग 10-30 मिलियन युआन/जीडब्ल्यूएच है। बिजली बैटरी निर्माताओं में लेजर वेल्डिंग उपकरण लगभग 5-15 प्रतिशत में निवेश करने के लिए, लगभग 200 मिलियन युआन की पावर बैटरी एकल जीडब्ल्यूएच उपकरण निवेश के अनुसार, वर्तमान पावर बैटरी लेजर वेल्डिंग उपकरण एकल जीडब्ल्यूएच निवेश 10 मिलियन युआन से 30 तक मिलियन युआन।
2.3 मांग: वैश्विक "मुख्य कमी" के बीच सेमीकंडक्टर कारखाने पूंजीगत व्यय का विस्तार करते हैं, उपकरण उछाल ऊपर की ओर जारी है
4680 बड़े सिलेंडरों में लेजर प्रक्रियाओं के लिए उच्च आवश्यकताएं होती हैं, और वर्ग कोशिकाओं और छोटे सिलेंडरों की तुलना में वेल्डिंग की मात्रा बढ़ने की उम्मीद है। 4680 सेल के लिए अधिक मांग वाली लेजर प्रक्रिया की आवश्यकता होती है और लग्स का अनियंत्रित आकार एक कठिन प्रक्रिया है। 4680 बैटरी एक पूर्ण लग प्रक्रिया का उपयोग करती है, पारंपरिक बैटरी के मोल्ड को एक सकारात्मक और एक नकारात्मक लग के साथ तोड़ती है, जो शॉर्ट सर्किट के लिए प्रवण होती है, और दो बंद वर्गों के साथ निर्मित होती है, जो इलेक्ट्रोलाइट प्रवेश के लिए एक बड़ी बाधा है, और कई लगों को बड़े करीने से मोड़ना मुश्किल होता है और इसके लिए उच्च लेजर प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। बड़े बेलनाकार कोशिकाओं की 4680 लेजर वेल्डिंग क्रमशः वर्ग कोशिकाओं और छोटे बेलनाकार कोशिकाओं की तुलना में वेल्डिंग प्रक्रिया और आवश्यक वेल्डिंग उपकरण के मामले में बढ़ गई है। वर्ग कोशिकाओं की तुलना में, एक बड़े सिलेंडर के पूरे लैग के लिए लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया को 5 से बढ़ाकर 7 पास कर दिया जाता है। छोटी बेलनाकार कोशिकाओं के संदर्भ में, एकल GWh लाइन में 18650 और 21700 सेल लाइनों की तुलना में 5 अतिरिक्त वेल्डिंग मशीनें हैं। उपरोक्त के साथ, हम मानते हैं कि वर्ग कोशिकाओं और छोटे सिलेंडरों की तुलना में 4680 बड़े सिलेंडरों की लेजर वेल्डिंग की मांग बढ़ने की उम्मीद है।
अन्य वेल्डिंग लिंक तकनीक: असमान धातु वेल्डिंग की समस्या को हल करने के लिए, जैसे कि बसबार वेल्डिंग में बैटरी पैक को लेजर वेल्डिंग द्वारा प्रतिस्थापित करने की उम्मीद है, हम निर्णय लेते हैं कि, जैसा कि लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया आगे बढ़ रही है, लेजर वेल्डिंग प्रवेश अपेक्षित है ऊपर उठना। एक उदाहरण स्क्वायर सेल बैक-एंड मॉड्यूल/पैक में बसबारों की अल/घन विषम धातु सोल्डरिंग है। Al और Cu का कम प्रकाश अवशोषण और अत्यधिक भंगुर धातु यौगिकों का उत्पादन करने की प्रवृत्ति Al/Cu कठिनाइयाँ हैं: Al/Cu भिन्न धातुओं की लेज़र वेल्डिंग में Al और Cu के बहुत भिन्न भौतिक भौतिक गुणों के कारण कई चुनौतीपूर्ण सीमाएँ हैं। मुख्य चुनौतियों में से एक 1um के लेजर तरंग दैर्ध्य पर अल का कम अवशोषण और Cu का भी कम अवशोषण है; दूसरा अल-क्यू मिश्र धातु के धातुकर्म गुण हैं, यानी अत्यधिक भंगुर धातु यौगिक दरार गठन का कारण बन सकता है। 50-80 प्रतिशत की Cu सामग्री के साथ इंटरमेटेलिक चरण बन सकते हैं।
बसबार वेल्डिंग अभी भी भंगुर यौगिकों की समस्या का समाधान नहीं है, लेकिन लेजर वेल्डिंग संभावित दिशा है। लेजर वेल्डिंग के बाद तांबे और एल्यूमीनियम के बीच भंगुर यौगिकों के आसान गठन के कारण, जो उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकते हैं, आमतौर पर बाहर अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग का उपयोग करते हुए, तांबा और तांबा, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम आमतौर पर लेजर वेल्डिंग के लिए उपयोग किया जाता है। इसी समय, तांबे और एल्यूमीनियम दोनों की उच्च गर्मी हस्तांतरण दर, लेजर की उच्च परावर्तनशीलता और जुड़ने वाले टुकड़े की अपेक्षाकृत बड़ी मोटाई को वेल्ड प्राप्त करने के लिए एक उच्च शक्ति वाले लेजर की आवश्यकता होती है। नौ अलग-अलग मापदंडों और समायोजन प्रयोगों के तरीकों के माध्यम से, जिनमें से सात के अलग-अलग लाभ हैं, हम मानते हैं कि भविष्य में लेजर प्रक्रिया की निरंतर प्रगति के साथ, बसबारों के अल / क्यू लेजर वेल्डिंग की समस्याओं को हल करने की उम्मीद है, और लेजर वेल्डिंग सबसे संभावित दिशा है।
