توفر بطاريات الطاقة الطاقة للسيارات وتحدد إلى حد كبير سلامة وموثوقية ومتانة السيارات. يتم استخدام عملية تصنيع خلايا ووحدات بطارية الطاقة بشكل كبير في اللحام بالليزر، وهي عملية خاصة، AIAG CQI-15 تنص على المتطلبات الخاصة لعملية اللحام بالليزر في صناعة سيارات الركاب.
إذا أخذنا خلايا القشرة المربعة المستخدمة بشكل شائع في بطاريات الطاقة كمثال، فهناك اللحام بالليزر للصمامات المقاومة للانفجار، واللحام بالليزر للأعمدة، واللحام بالليزر للغطاء والقشرة، وما إلى ذلك. اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم هو جزء مهم جدا من عملية التصنيع. عملية لحام سبائك الألومنيوم بالليزر، من السهل إنتاج نقطة انفجار، مسامية، شقوق اللحام، عمق الذوبان يتجاوز الفقراء، عرض الذوبان يتجاوز الفقراء وغيرها من الظواهر غير المؤهلة، لذلك، الحاجة إلى تحديد تأثير العناصر غير المؤهلة، وتحليل التأثير لعواقب التأثير (درجة الضرر)، لفهم الآلية التي تنتج اللحام بالليزر غير المؤهل، وبالتالي اتخاذ تدابير فعالة لتحسين جودة اللحام بالليزر في مرحلة الإنتاج الضخم واتساق اللحام بالليزر، لتحسين مخرجات خط الإنتاج، وتقليل عدد حالات فشل اللحام، وتقليل تكلفة هدر المواد.
أعطال اللحام الشائعة بالليزر (الجزء)
01 البطارية المقاومة للانفجار صمام ختم اللحام الفشل المشترك
الصمام المقاوم للانفجار عبارة عن لوح دائري من الألومنيوم النقي (1060 أو 3003) بسمك 0.08 ~ 0.1 مم. عند اللحام بليزر الألياف بالأشعة تحت الحمراء، نظرًا للانعكاس العالي للألمنيوم الصلب على ليزر الأشعة تحت الحمراء، وتكون المادة رقيقة جدًا، مثل عملية اللحام غير مناسبة، يكون الصمام المقاوم للانفجار في عملية اللحام بالليزر عرضة للطهي الزائد ثقب أو ثقوب النفخ، بحيث يفقد وظيفة تخفيف الضغط ومقاومة الانفجار.
الفشل المحتمل 1: التجاوز/الذوبان
السبب: عند استخدام اللحام بالليزر بالأشعة تحت الحمراء، لأن سطح سبائك الألومنيوم الصلب له انعكاس عالي لليزر بالأشعة تحت الحمراء، لذلك غالبًا ما يتم استخدام طاقة ليزر أعلى، والصمام المقاوم للانفجار 0.08 ~ سمك 0.1 مم صغير جدًا، فمن السهل أن يذوب.
اقتراح الحل: اختر معلمات عملية اللحام المناسبة لتحقيق ارتفاع حاد وهبوط بطيء لطاقة الليزر والتحكم في مدخلات الحرارة. اعتماد شكل موجة مع ارتفاع أمامي وتخفيف بشكل كبير. يمكن للارتفاع الأمامي أن يزيد من معدل امتصاص الليزر بواسطة مادة الألومنيوم، ويمكن لموجة التوهين الأسية اللاحقة أن تمنع الانثقاب الناتج عن كثافة الطاقة العالية جدًا.
الفشل المحتمل 2: الثقوب المنفوخة
الأسباب: ناجمة عن تسرب الغاز من البركة المنصهرة أثناء عملية اللحام بالليزر.
مصادر الغاز: 1) أغطية بطاريات الطاقة والصمامات المقاومة للانفجار عبارة عن أجزاء ختم رقيقة وسميكة، وهي عرضة لبقايا مواد التشحيم وسوائل التنظيف بعد المعالجة. في كثافة الطاقة العالية لتأثير الليزر، من السهل جدًا أن تتبخر هذه السوائل وتطفو على سطح البركة المنصهرة، وتنفجر في نفس الوقت وتنتج الكثير من التناثر وتترك حفرة على سطح اللحام، وتشكيل من فتحات النفخ. 2) تصل نسبة عرض إلى سمك الصمام المقاوم للانفجار بشكل عام إلى 30 أو نحو ذلك، بسبب حرارة اللحام ومن السهل جدًا إنتاج تشوه حراري، مما يؤدي إلى صمامات مقاومة للانفجار والغطاء العلوي للتجميع فجوة في وجود كمية كبيرة من الهواء. لحام هذه التمدد الحراري للهواء المتبقي، يتم رشها من البركة المنصهرة، وتشكيل فتحات النفخ.
الحلول المقترحة: 1) تنظيف الغطاء والصمام المقاوم للانفجار جيدًا قبل اللحام؛ 2) تحسين عملية اللحام من خلال اللحام المسبق + لحام التماس، ومنع الالتواء والتشوه عن طريق اللحام البقعي لتقليل عيوب فتحة النفخ.
02 الفشل الشائع في لحام عمود البطارية
عندما يتم تجميع بطارية الطاقة، يتم إجراء الاتصال بين الأقطاب الموجبة والسالبة وكتلة المحول عن طريق اللحام بالليزر.
الأعطال المحتملة: ثقوب النفخ
السبب: لحام القطب هو سطح التزاوج بين محول الألومنيوم والقطب الذي يبلغ قطره حوالي 6 مم، لذلك فهو عرضة جدًا للشوائب المتبقية مثل مواد التشحيم ومواد التنظيف. تتسبب الحرارة الناتجة عن اللحام بالليزر في تبخر الشوائب المتبقية عند القطب بسرعة، ويهرب الغاز من البركة المنصهرة، مما يؤدي إلى حدوث فتحات نفخ.
الحلول المقترحة: 1) التنظيف الشامل قبل اللحام لإزالة شوائب الغاز؛ 2) تحسين عملية اللحام لتقليل فتحات النفخ من خلال الارتفاع البطيء في الطاقة. قم بتحسين عملية اللحام التقليدية أحادية المسار إلى لحام ثنائي المسار، ولحام أول منخفض الطاقة لتسخين المواد وغاز العادم، ولحام ثانٍ عالي الطاقة لتحقيق عمق الانصهار المطلوب.
03 فشل لحام غلاف البطارية وغطاءها
يتم استخدام غلاف بطارية الطاقة بشكل أساسي من سبائك الألومنيوم Al3003، ويبلغ سمكها عمومًا ما بين 0.6 ~ 0.8 مم، ويتم استخدام اللحام بالليزر المستمر بألياف الطاقة الصغيرة بشكل شائع. مشكلة الجودة الرئيسية للحام الليزر هي المسامية، مما يقلل من ختم البطارية.
الفشل المحتمل: المسامية
توصية الحل: المسامية هي في المقام الأول نوع معدني من المسامية الناتجة عن فيلم الأكسيد أو تحلل بخار الماء. يؤدي تقليل قوة الليزر وزيادة سرعة اللحام إلى تقليل المسامية إلى حد أقصى يبلغ 1.1%. من أجل تقليل المسامية بشكل أكبر، يوصى باستخدام ليزر المرآة الاهتزازي بدلاً من لحام البقعة بالليزر النبضي. يمكن أن يؤدي تأثير التحريك لثقب المفتاح على البركة المنصهرة إلى تسريع هروب الفقاعات، مما يمكن أن يزيل مسامية اللحام المحكم بالكامل تقريبًا.
يعد اللحام بالليزر لبطارية الطاقة عملية خاصة، وقد تؤثر جميع جوانب فقدان التحكم على سلامة السيارة وأدائها وحياتها. إن الفهم الشامل والإتقان لعملية اللحام بالليزر لبطارية الطاقة، والإدخال المنهجي لأفضل الممارسات للإشراف على جودة عملية اللحام بالليزر هما الأساس لضمان معدل التأهيل العالي واتساق اللحام بالليزر في مرحلة الإنتاج الضخم.
أصبح الإصدار الثاني من معيار تقييم نظام عملية اللحام CQI-15 الذي تم إصداره في عام 2020 هو المعيار لعملية اللحام بالليزر ومراقبة الجودة لمصنعي الرؤوس في صناعة بطاريات الطاقة، وهو أيضًا معيار مرجعي مهم للركاب العاديين يتعرف مصنعو المعدات الأصلية للسيارات على نظام الجودة وعملية اللحام بالليزر لمصنعي بطاريات الطاقة.
