من تصنيع خلايا بطارية تخزين الطاقة إلى حزمة البطارية إلى مجموعات ، يعد اللحام عملية تصنيع مهمة للغاية ، وموصلية بطارية الليثيوم ، والقوة ، ومقاومة الهواء ، والتعب المعدني ومقاومة التآكل ، هي معايير تقييم جودة لحام البطاريات النموذجية. سيؤثر اختيار طريقة اللحام وعملية اللحام بشكل مباشر على تكلفة البطارية وجودة البطارية وسلامتها واتساقها.
من بين العديد من طرق اللحام ، يتميز اللحام بالليزر بالمزايا التالية: أولاً ، يتميز اللحام بالليزر بكثافة طاقة عالية وتشوه صغير في اللحام ومنطقة صغيرة متأثرة بالحرارة ، والتي يمكن أن تحسن بشكل فعال دقة الأجزاء ، ويكون اللحام سلسًا ، خالية من الشوائب ، موحدة وكثيفة ، بدون أعمال طحن إضافية ؛
ثانيًا ، يمكن التحكم في اللحام بالليزر بدقة ، بقعة تركيز صغيرة ، تحديد المواقع بدقة عالية ، مع الذراع الروبوتية سهلة لتحقيق الأتمتة ، وتحسين كفاءة اللحام ، وتقليل ساعات العمل ، وتقليل التكاليف ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فإن اللحام بالليزر للألواح الرقيقة أو الأسلاك ذات القطر الدقيق لن يكون سهلاً مثل اللحام بالقوس من خلال مشكلة الانصهار.
تشمل طرق لحام بطارية تخزين الطاقة بشكل أساسي اللحام الموجي ، واللحام بالموجات فوق الصوتية ، واللحام بالليزر ، واللحام بالليزر المعدني غير المتماثل ، والذي يعد اللحام بالليزر حاليًا أكثر طرق اللحام شيوعًا.
بطارية تخزين الطاقة
طرق لحام بطارية تخزين الطاقة:
- اللحام الموجي: مزيج أساسي من اللحام بالموجات فوق الصوتية واللحام بالليزر ؛
- اللحام بالموجات فوق الصوتية: فوائد هذا البرنامج هي اللحام البسيط ، ولكن تحتاج إلى شغل مساحة أكبر ، سيكون حجم الوحدة في كفاءة المجموعة أقل ؛
- اللحام بالليزر: هذا البرنامج هو الأكثر استخدامًا حاليًا ، لكن الهيكل مختلف قليلاً ؛
- اللحام بالليزر للمعادن غير المتشابهة: طريقة اللحام هذه في مجموعة هي أيضًا فعالة جدًا وسرعة إنتاج سريعة.
ما هو اللحام بالليزر؟
يتم اللحام بالليزر من خلال النظام البصري ، باستخدام كثافة طاقة عالية لشعاع الليزر كمصدر للحرارة ، سيتم تركيز شعاع الليزر على مساحة صغيرة جدًا ، في فترة زمنية قصيرة جدًا بحيث يكون المكان الملحوم لتشكيل منطقة مصدر حرارة عالية التركيز للطاقة ، بحيث تذوب المواد الملحومة وتشكيل لحام صلب أو خط لحام.
اللحام بالليزر هو نوع جديد من طرق اللحام ، حاليًا في مرحلة التطوير عالية السرعة. عند استخدام اللحام بالليزر ، تكون المنطقة المتأثرة بالحرارة لقطعة العمل صغيرة ؛ مفصل اللحام صغير ، ودقة حجم اللحام عالية ؛ طريقة اللحام هي اللحام بدون تلامس ، ولا توجد حاجة إلى قوة خارجية ، وتشوه المنتج صغير ، وجودة اللحام عالية ، والكفاءة عالية ، ومن السهل تحقيق الإنتاج الآلي.
معدات اللحام بالليزر لبطارية تخزين الطاقة
عادةً ما يحتوي هيكل البطاريات على مجموعة متنوعة من المواد مثل الفولاذ والألمنيوم والنحاس والنيكل وما إلى ذلك. يمكن تحويل هذه المعادن إلى أقطاب أو أسلاك أو أغلفة ، وبالتالي ، سواء كانت مادة أو مجموعة متنوعة من المواد بين اللحام ، عملية اللحام تطرح متطلبات عالية.
تكمن ميزة عملية اللحام بالليزر في مجموعة واسعة من المواد التي يمكن لحامها والقدرة على اللحام بين المواد المختلفة.
أنواع اللحام بالليزر
تشمل أنواع اللحام بالليزر اللحام بالتوصيل الحراري بالليزر ولحام الذوبان العميق بالليزر. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين اللحام بالتوصيل الحراري ولحام الذوبان العميق في كثافة الطاقة المطبقة على السطح المعدني لكل وحدة زمنية ، والتي لها عتبات مختلفة للمعادن المختلفة.
ثلاثة أنواع رئيسية من الليزر تستخدم عادة في اللحام بالليزر لبطاريات تخزين الطاقة
تتكون بطارية تخزين الطاقة بالكامل من معدات تخزين البطارية (من مكون واحد ← وحدة حزمة البطارية ← خزانة البطارية ← وحدة تخزين البطارية ← معدات تخزين البطارية) ، أجهزة الكمبيوتر الشخصية وروابط التصفية.
مجال اللحام بالليزر لبطارية تخزين الطاقة ، الاستخدام الحالي لأكثر ليزر نبضي ، ليزر مستمر ، ليزر شبه مستمر.
الليزر النبضي: ليزر YAG ، ليزر MOPA ؛
الليزر المستمر: ليزر أشباه الموصلات المستمر ، ليزر الألياف المستمر ؛
الليزر شبه المستمر: سلسلة الليزر QCW.
بالنسبة لهذه الليزرات ، يمكن فهمها بهذه الطريقة: استخدام مطرقة لتحطيم الوتد واحدًا تلو الآخر ، وهو نابض ؛ الضغط على الوتد باليد مباشرة ، وهو مستمر ؛ عند حفر حفرة ، يتم حفر مثقاب الحفر بشكل مستمر لمدة 10 ثوانٍ ، ويستريح لمدة ثانية واحدة ، ثم يتدرب باستمرار لمدة 10 ثوانٍ مرة أخرى ، ويستريح لمدة ثانية أخرى ، وهو ما يسمى شبه مستمر.
يشير الليزر النبضي إلى الليزر الذي يكون عرض نبضة الليزر الفردية فيه أقل من 0. 25 ثانية ويعمل مرة واحدة فقط كل فترة زمنية معينة ، والذي يتمتع بقدرة خرج كبيرة ومناسب للنقش بالليزر والقطع وتحديد المدى وما إلى ذلك على.
الليزر النبضي Crylas -1064 نانومتر
يشتمل الليزر النبضي الشائع على ليزر عقيق الإيتريوم (YAG) ، وليزر الياقوت ، وليزر زجاج النيوديميوم بين ليزر الحالة الصلبة ، بالإضافة إلى ليزر جزيئات النيتروجين وليزر الإكسيمر. يعتمد الليزر النبضي على مبدأ ليزر YAG ، مع طاقة نبضة أحادية عالية واستهلاك عالي للطاقة ، مما يتطلب استبدالًا منتظمًا للمواد الاستهلاكية مثل مصابيح الزينون ، التي يجب أن تكون مجهزة بمبرد.
1550nm الليزر النبضي
هذا النوع من الليزر هو ليزر ناضج جدًا ، وتكلفة الجهاز الواحد منخفضة نسبيًا ، وهو أيضًا الأكثر استخدامًا حاليًا في لحام المعادن بالليزر ، لأنه استنادًا إلى مبدأ ليزر YAG ، فإن الصناعة الكلية محدودة بالتكنولوجيا لا يمكن أن تكون ظروف قيود طاقة الليزر كبيرة جدًا ، فالعام التقليدي في حدود 500 وات ، وهو أعلى مستوى في البلد في 1 ، 000 W ، كفاءة التحويل الكهروضوئي ليست عالية (عند حوالي 13 بالمائة) . كفاءة التحويل الكهروضوئي ليست عالية (حوالي 13 بالمائة).
الليزر النبضي
الليزر المستمر هو ليزر ينتج الضوء بشكل مستمر ، أي أنه يتمتع بحالة عمل مستقرة ، أي حالة ثابتة. عدد الجسيمات في كل مستوى طاقة ومجال الإشعاع في التجويف في الليزر المستمر لهما توزيع ثابت.
يتميز عملها بإثارة مادة العمل وإخراج الليزر المقابل ، والذي يمكن تنفيذه بطريقة مستمرة على مدار فترة زمنية طويلة. تنتمي ليزرات الحالة الصلبة التي يتم تحفيزها بمصدر ضوء مستمر وأنواع الليزر الغازية وأشباه الموصلات التي تعمل عن طريق الإثارة الكهربائية المستمرة إلى هذه الفئة.
الليزر المستمر
نظرًا لأن ارتفاع درجة حرارة الجهاز غالبًا ما يكون أمرًا لا مفر منه أثناء التشغيل المستمر ، فإن معظمها يتطلب تدابير تبريد مناسبة.
يعتمد الليزر المستمر على مبدأ ألياف الليزر YLP ، لأنه يمكن أن ينبعث الضوء باستمرار بقوة ثابتة (عندما يصدر الليزر ضوءًا بسرعة كافية وبأعداد كافية ، يتم توصيله بخط) ، تكون طاقة الليزر الناتجة ثابتة ، استقرار الليزر جيد جدًا ، كما أن نمط البقعة جيد جدًا ، كما أن كفاءة التحويل الكهروضوئي عالية جدًا (حوالي 30 بالمائة).
الليزر المستمر
تنتج أشعة الليزر شبه المستمرة (QCW) ، والتي تسمى أيضًا ليزر طويل النبضة ، نبضات بترتيب مللي ثانية مع دورة عمل تبلغ 10 بالمائة. يمنح هذا الضوء النبضي طاقة ذروة أعلى بعشر مرات من الضوء المستمر ، وهو مناسب جدًا لتطبيقات مثل الحفر. اعتمادًا على عرض النبضة ، يمكن تعديل تردد التكرار حتى 500 هرتز. يمكن تشغيل ليزر QCW في كل من أوضاع النبضات المستمرة وذات القدرة العالية.
الليزر شبه المستمر
على عكس الليزر التقليدي المستمر (CW) ، حيث تكون ذروة ومتوسط الطاقة دائمًا متماثلان في كل من أوضاع CW و CW / المعدلة ، فإن ليزر QCW يوفر طاقة ذروة تصل إلى 10 مرات أكثر من متوسط القدرة في الوضع النبضي.
يتيح ذلك ، بالتالي ، توليد نبضات ميكروثانية وميلي ثانية ذات طاقات عالية عند ترددات التكرار من عشرات هرتز إلى آلاف هرتز ، ويمكن تحقيق متوسط وقوة عدة كيلووات.
ليزر شبه متصل
معدات اللحام بالليزر في مزايا لحام بطارية تخزين الطاقة:
- عملية اللحام هي اللحام غير المتصل ، يتم تقليل الضغط الداخلي على شريط اللحام إلى الحد الأدنى ؛
- لا ينتج عن عملية اللحام انسكابات أخرى ومواد مطلقة أخرى ، مما يمنع التلوث الثانوي ؛
- اللحام بقوة عالية وضيق الهواء ، يمكن أن يلبي الاحتياجات الوظيفية ؛
- يمكن أن يلبي اللحام بالليزر اللحام بين المواد المختلفة ، ويمكن أيضًا أن يدرك مادة الغشاء ، كما يمكنه تحقيق تقنية الاتصال بين المواد غير المتجانسة ؛
- يعتبر اللحام بالليزر مناسبًا لتكامل الأتمتة ، ويمكن أيضًا إجراؤه وفقًا لاحتياجات السعة لمزامنة برنامج عملية اللحام بالليزر ، والكفاءة العالية ، والضغط الداخلي للحام صغير ؛
- يتضمن اللحام بالليزر هيكلًا بسيطًا ومريحًا ، مما يقلل من عامل صعوبة هيكل القالب ؛
- يمكن أن تحقق عملية اللحام مراقبة ذكية رقمية ، لتلبية احتياجات تصور بيانات عملية اللحام ؛
- يمكن دمج نوع حلول عملية اللحام بشكل فعال مع خطوط الإنتاج الآلية ، لتلبية احتياجات برنامج الإنتاج الضخم ، لتحقيق إنتاج فعال ، واستهلاك منخفض وخصائص أخرى.
التكنولوجيا الرئيسية في اللحام بالليزر في خط إنتاج بطارية الليثيوم PACK
خط إنتاج أتمتة وحدة البطارية لآلة لحام بطارية الليثيوم ، بشكل عام ، بما في ذلك التحميل الأساسي ، والمسح الضوئي ، والاختبار ، والتنظيف ، والفرز ، وتكديس الوحدات ، وكشف التراص ، ولحام الوحدة ، وكشف اللحام ، وتفريغ الوحدة والعمليات الأخرى ، ونظام نقل المواد ، والنظام التكيفي ، يعتبر نظام تحديد المواقع البصري ، وإدارة تنفيذ التصنيع MES ، وما إلى ذلك ، التكنولوجيا الرئيسية في خط الإنتاج بأكمله ، ولكنه أيضًا شكل إنتاج مهم للتكيف مع الدعم الفني للدفعة الصغيرة ومتعدد الأنواع.
نظام نقل المواد
من التحميل الأساسي إلى تفريغ الوحدة النهائية ، يتم إكمال نقل المواد بالكامل من خلال نظام نقل المواد. يمكن لنظام نقل المواد أيضًا توسيع محطات العمل بمرونة وفقًا لاحتياجات الضبط للعملية ، ولا يتطلب النقل بين محطات العمل المختلفة تشغيلًا بشريًا. تأتي لوحة تحديد موضع الوحدة بآلية ضبط حجم المنتج ، والتي يمكن أن تتكيف مع تثبيت الوحدات ذات الأحجام المختلفة ، وهي مناسبة جدًا لاحتياجات الإنتاج الصغيرة ومتعددة الأنواع.
نظام التكيف
في عملية إنتاج وحدات البطارية ، أكثر أنواع الخلايا شيوعًا هي العبوات الناعمة والمربعة والأسطوانية. بعد تكديس أحجام مختلفة من الخلايا في أحجام مختلفة من الوحدات ، يجب تكييف كل عملية مع نظام تكيفي لضمان ربط الخط بأكمله ، خاصة في عملية اللحام ، والتي لا يمكن تكييفها إلا مع أحجام مختلفة من الوحدات لإكمال وحدة عملية حزمة.
يعتمد النظام التكيفي على ربط متعدد المحاور لتنفيذ الوضع الموضعي في منطقة معالجة المنتج ، ويكمل أعمال اللحام وينتقل إلى العملية التالية دون أي قيود على المواد الواردة.
نظام تحديد المواقع المرئي
عادةً ما يتم الانتهاء من تنظيف سطح اللحام لخلية البطارية ، ووضع علامات على الوحدة ، ولحام القطع المتقاربة عن طريق المعالجة بالليزر ، وتجميع وحدة البطارية ، وغالبًا مع تفاوتات كبيرة في الأبعاد ، من الصعب تلبية متطلبات المعالجة بالليزر على حجم موضع الفجوة ، مما يؤدي إلى انخفاض سريع في جودة المعالجة.
يمكن أن يلبي إدخال نظام تحديد المواقع بالرؤية الطلب على تحديد المواقع بدقة ، ويمكن أن تصل الدقة إلى ± {{0}. 05 مم ، من خلال رؤية الحصول على بيانات الصورة ، وإرجاع انحراف المواد الواردة إلى نظام التحكم ، وذلك لتحقيق موضع المعالجة لتحديد المواقع بدقة عالية.
نظام إدارة تنفيذ التصنيع MES
يحتوي نظام إدارة تنفيذ التصنيع في MES على منصة تطوير مفتوحة ، والتي يمكنها إكمال تنفيذ وتطوير مشروع MES وفقًا لاحتياجات المستخدم بطريقة سريعة ورشيقة استنادًا إلى النظام الأساسي الأساسي للنظام ، وتحتاج القوى العاملة فقط إلى توجيه العمل وفقًا لتعليمات المعلمات الخاصة بـ MES ، وتحسين معلومات إعداد الإنتاج الحالية بعد إجراء إحصاءات وتحليلات شاملة في شكل مخططات ورسوم بيانية.
من التحميل الأساسي إلى تفريغ الوحدة النهائية ، يمكن الاستعلام بسرعة عن المعلمات والبيانات والمعلومات الواردة الأخرى لكل عملية وتحليلها في الوقت المناسب من خلال نظام MES ، مما يجعل العملية فعالة ويمكن التحكم فيها.
تم دمج حزمة بيانات العملية في عملية اللحام بالليزر مباشرة في نظام MES لتسهيل اتصال المستخدمين والتبديل ، ويمكن لمجموعة كاملة من نظام MES تحويل خط الإنتاج مباشرة إلى ورشة إنتاج شبه بدون طيار ، ويحتاج العمال اليدويون فقط إلى قم بتجديد المواد الموجودة في الأطراف ، مما يحسن السلامة.
من خلال واجهة الاتصال الصناعية المحجوزة ، لا يمكن للمستخدمين تحقيق المراقبة والإدارة عن بُعد فحسب ، بل يمكنهم أيضًا الالتحام بشكل فعال مع ERP للمؤسسة ، مما يحقق حقًا مصنعًا ذكيًا وغنيًا بالمعلومات.
