في مجال تصنيع بطاريات المركبات الكهربائية (EV) ، يعد لحام الليزر تقنية تأسيسية توفر دقة وموثوقية وكفاءة في توصيل خلايا البطارية وأشرطة BUSBARS. يمكن لحام الليزر إنتاج خلايا ومكونات بطارية ذات جودة متسقة وتمكين تصميمات بطارية EV أكثر تعقيدًا وعالي الأداء. ومع ذلك ، للاستفادة الكاملة من المزايا التي لا يمكن إنكارها لحام الليزر ، هناك بعض العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها قبل بدء إنتاج البطارية ، من الأدوات إلى ضمان الجودة (QA).
حدد طريقة التثبيت
هناك طريقتان أساسيتان لتصميم الأدوات للضغط على أشرطة BUSBARS أو جامع على محطات الخلايا: قناع لحام أو تثبيت الخلايا المفردة. إن اختيار هاتين طريقتان التثبيت لهما تأثير كبير على كفاءة الإنتاج والقدرة على التكيف.
يوفر تقنيع اللحام السرعة والكفاءة عن طريق تثبيت بوسار على خلايا متعددة في وقت واحد ، ولكن العيب هو أن التحمل الأبعاد يجب أن تكون أكثر تشددًا لضمان ملامسة بوسبر إلى الخلية الكافية على مساحة كبيرة. على النقيض من ذلك ، يمكن أن يستوعب عملية تثبيت الخلايا المفردة اختلافات أكبر في ترتيب الخلايا أو الهندسة ، مما يؤدي إلى تبسيط التكاليف وخفض التكاليف. ومع ذلك ، فإن هذه المرونة تأتي على حساب السرعة. يمكن أن يوفر اللحام بالليزر سرعات لحام بوسبر عالية إلى خلايا ، وأحيانًا تتجاوز عشرات الخلايا في الثانية ، ولكن طرق التثبيت الأبطأ تحد من سرعات اللحام.
ضمان تحديد موقع دقيق للوحدة
يعد لحام الليزر عملية دقيقة بشكل استثنائي ويجب أن يكون وضع خلايا البطارية متسقة ودقيقة لضمان اللحامات الموحدة. يمكن أن تؤدي الاختلافات في ترتيب الخلايا داخل حزمة البطارية إلى اللحامات غير المحسّنة أو تغلغل اللحام غير الكافي ، مما يؤدي إلى تعرض السلامة الهيكلية. تصاميم حامل الخلايا الأكثر إحكاما بشكل عام تقلل من الاختلافات في موضع الخلية ولكنها يمكن أن تشكل خطر الإصابة بالإفراط في الضغط وتلف الخلايا أثناء التثبيت. تحسين تصميم حزمة البطارية وتقليل الفجوات باستخدام أدلة المحاذاة يحسن إمكانية الوصول إلى اللحام والجودة.
تصميم BUSBARS لا يتعلق فقط بالأداء
يعد تصميم بوسار فعال أو جامع حالي أكثر من مجرد تحسين الأداء الكهربائي. يحدد السماكة الصلابة والمرونة ، والعوامل مثل السماكة لها تأثير على كل من الأدوات والمعلمات الليزرية المثلى. يحمل البواغ السميكة ، التي تستخدم عادة في الخلايا المنشورية ، التيار بكفاءة ولكن من الصعب الانحناء لتواصل مع أطراف البطارية. بالإضافة إلى ذلك ، تزيد المواد السميكة من وقت تغلغل الليزر.
تعد مادة BUSBAR اعتبارًا خاصًا عند تصميم BUSBARCS بطارية EV. لطالما كان النحاس مادة المفضلة لأشرطة BUSBARS وغيرها من وظائف بطارية EV بسبب الموصلية الكهربائية الجيدة. ومع ذلك ، يكتسب الألمنيوم شعبية كبديل لأشرطة النحاس بسبب خصائصه الكهربائية الجيدة مع تقليل وزن حزمة البطارية. وعادة ما تكون الأشرار الألومنيوم نصف وزن الأشرار النحاسية.
لحسن الحظ ، يمكن للليزر المصممة خصيصًا لحام بطاريات EV الحفاظ على سرعات لحام عالية وجودة لحام ممتازة لمجموعة واسعة من تصميمات ومواد BUSBAR. عادةً ما توفر الليزر لحام البطاريات شعاعًا شديدة التركيز بجودة عالية من الشعاع ، مما يسمح باختراق اللحام السريع دون منطقة كبيرة متأثرة بالحرارة.
التخطيط لمتطلبات التخلص من البطارية
مع وجود الملايين ، إن لم يكن المليارات ، من اللحامات التي تصنعها بوسبر إلى خلايا من قبل مصنعي بطارية EV كل عام ، فإن الأتمتة الفعالة أمر بالغ الأهمية. هناك العديد من العوامل التي تقود تصميم البطارية ، ولكن موقع المحطات في خلية أسطوانية هو مثال جيد.
يمكن تصميم الخلايا الأسطوانية مع المحطات الإيجابية والسلبية في الأعلى ، أو مع المحطة الإيجابية في الأعلى والمحطة السلبية في القاع. اختيار هذين التصميمين يحدد سرعة الإنتاج والتعقيد. يبسط التصميم العلوي/السفلي التقليدي تصميم BuSbar ولكنه يتطلب خطوة إضافية من معالجة الخلايا لقلب التجميع للحام الثاني. مع إدخال خلية 4680 ، أصبح التصميم العلوي/العلوي أكثر شيوعًا ، مما يسمح بدورات الإنتاج بشكل أسرع ومعالجة خلايا أقل ، ولكن يتطلب وضع اللحام الدقيق ضمن التحمل الضيق ، بالإضافة إلى تصميمات بوسار أكثر تعقيدًا.
بغض النظر عن متطلبات تصميم البطارية أو متطلبات لحام البطارية ، فإن لحام الليزر مناسب جدًا للأتمتة. يمكن لنظام لحام الليزر الكهربائي للبطارية الكهربائية أن يفي بمتطلبات مراحل الإنتاج المختلفة من البحث والتطوير إلى الإنتاج الضخم ، ويمكنه تلبية متطلبات التعامل مع العفن والبطاريات.
دمج عملية ضمان جودة قوية
يعد اللحام بالليزر عملية مستقرة للغاية وقابلة للتكرار عندما يكون للخلايا الواردة جودة سطحية ومتسقة. ومع ذلك ، إذا كانت هناك اختلافات غير متوقعة في الخصائص الأبعاد أو الموضعية ، يمكن أن تؤدي فشل اللحام. يمكن أن تؤدي اللحامات الخاطئة إلى إعادة صياغة أو خردة باهظة الثمن ، وفي أسوأ الحالات ، فشل كارثي للمنتج النهائي. لذلك ، من الضروري قياس واختبار كل لحام بوسبر إلى طرف.
يعطي الاختبار المدمر نتائج دقيقة ولكنه مكلف ولا يقيس كل لحام. تقوم طرق مثل الضوئيات الضوئية بقياس كل لحام مع تقدمها ، ولكنها توفر فقط قياسات غير مباشرة مع نتائج دون المستوى الأمثل. يتحول مصنعو بطارية EV بشكل متزايد إلى قياس اللحام في الوقت الفعلي. يقيس قياس اللحام في الوقت الفعلي العوامل الحرجة مثل اللحام عمقًا مباشرة أثناء عملية اللحام ، مما يوفر بيانات دقيقة للغاية مماثلة للاختبار المدمر. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكتشف توجيه بيانات قياس اللحام انجراف العملية ، مما يساعد مصنعي البطاريات على منع اللحامات غير المقبولة في المستقبل.
