Processus de fabrication des batteries de puissance : explication de la technologie de soudage au laser

Dans le contexte du développement rapide de l'industrie des véhicules à énergies nouvelles, la qualité de fabrication des batteries de puissance, en tant que composant essentiel du véhicule, affecte directement la sécurité, la durée de vie et la densité énergétique du véhicule. Les systèmes de batteries électriques se composent généralement de cellules, de modules de batteries et de packs de batteries (PACK). Leur structure interne implique de nombreuses connexions en matériaux métalliques, notamment des languettes d'électrode, des pièces de connexion conductrices, des boîtiers de batterie et des structures d'encapsulation. Parmi ces liens de connexion critiques, le soudage laser, avec sa haute densité d'énergie, son traitement sans contact et sa grande adaptabilité d'automatisation, est progressivement devenu l'un des processus importants dans la fabrication de batteries de puissance. En particulier dans les structures de boîtier en alliage d'aluminium, telles que les boîtiers de batterie en aluminium ou les boîtiers de cellules prismatiques, le soudage au laser peut réaliser des connexions scellées de haute -précision, fournissant ainsi un environnement d'encapsulation stable et fiable pour l'intérieur de la batterie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le processus de fabrication des batteries de puissance comprend généralement plusieurs étapes, telles que la production de cellules, l'assemblage intermédiaire et l'intégration back-end du PACK. Au cours de ces étapes, le soudage au laser est largement utilisé dans des processus clés tels que le soudage de languettes, le soudage par points d'électrodes, le pré-soudage de cellules, le soudage d'étanchéité du boîtier et du couvercle supérieur et l'étanchéité des ports d'injection de liquide. Pendant ce temps, dans la phase d'assemblage du module en aval et du PACK, des processus tels que le soudage des pièces de connexion, le soudage des vannes antidéflagrantes -et le soudage des bornes de batterie doivent également être réalisés. Ces structures sont souvent directement intégrées dans des composants structurels tels que des boîtiers de batterie prismatiques en alliage d'aluminium ou des coques en aluminium pour les cellules de batterie lithium-ion. Par conséquent, la qualité du soudage joue un rôle décisif dans les performances d’étanchéité, la résistance structurelle et la stabilité thermique de la batterie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dans la structure cellulaire, le soudage d’étanchéité entre le boîtier de la batterie et la plaque de recouvrement est l’une des étapes de fabrication les plus critiques. Les boîtiers de batteries de puissance sont généralement constitués d'un alliage d'aluminium de la série 3003, avec une épaisseur généralement contrôlée entre 0,6 et 0,8 mm. Des soudures de haute-qualité entre le boîtier et la plaque de recouvrement peuvent être réalisées grâce au soudage laser pulsé de faible-puissance, formant ainsi un espace stable et étanche. Pour les cellules prismatiques, cette structure est généralement représentée comme une coque en aluminium de cellule prismatique ou une coque en aluminium pour une batterie prismatique au lithium-ion. Dans la production réelle, les défauts de soudage comprennent principalement une pénétration incomplète, une porosité et un effondrement de la soudure. Ces défauts affectent directement les performances d’étanchéité et la résistance à la pression du boîtier de la batterie, affectant ainsi la durée de vie et les performances de sécurité de la batterie. Le soudage des bornes de batterie est une structure de connexion cruciale pour la conduction du courant dans les batteries de puissance. Les bornes sont généralement divisées en électrodes positives et négatives, l'électrode positive étant généralement en aluminium et l'électrode négative en cuivre.

 

Plusieurs cellules peuvent être connectées en série ou en parallèle à l'aide de connecteurs soudés pour former un module de batterie complet. Les bornes sont généralement intégrées au couvercle de la batterie et installées dans la structure supérieure de la coque en aluminium de la pile au lithium ou de la coque en aluminium de la batterie au lithium. Lors du soudage réel, le soudage terminal est sujet à des défauts tels que des pores, principalement en raison du petit diamètre de la zone de soudage et de la tendance à la persistance d'impuretés telles que l'huile d'estampage ou les agents de nettoyage. Sous une irradiation laser à haute -énergie-densité, ces impuretés se vaporisent rapidement pour former des bulles, qui s'échappent et créent des vides de soudure. Par conséquent, le nettoyage avant-le soudage et l'optimisation de la courbe de puissance laser sont particulièrement importants.

 

Le soudage des valves antidéflagrantes-est un élément important de la structure de sécurité des batteries de puissance. Des valves antidéflagrantes-sont généralement installées sur le couvercle de la batterie et leur fonction est de se rompre et de relâcher activement la pression lorsque la pression interne de la batterie augmente anormalement, évitant ainsi les accidents d'explosion de la batterie. Les valves antidéflagrantes-sont généralement construites à partir de deux couches de feuilles d'aluminium soudées au laser-ensemble, avec leur pression de détonation généralement contrôlée entre 0,4 et 0,7 MPa. Cette structure est souvent intégrée dans l'emballage des boîtiers de batteries en aluminium pour véhicules à énergies nouvelles ou des blocs-batteries avec boîtiers en aluminium, nécessitant ainsi un contrôle extrêmement strict du scellement des soudures et de l'apport de chaleur. Une énergie de soudage excessive ou insuffisante peut entraîner des pressions de déclenchement instables dans la valve antidéflagrante-, affectant les performances de sécurité globales de la batterie.

 

Lors de la fabrication du module de batterie, le soudage de l'adaptateur est un processus crucial reliant la cellule de batterie à la plaque de recouvrement. L'adaptateur a non seulement besoin d'une bonne conductivité, mais doit également résister à des charges de courant et à des contraintes mécaniques importantes. Dans les conceptions pratiques, l'adaptateur est généralement soudé à un boîtier de batterie en aluminium embouti ou à un boîtier en aluminium, formant une connexion stable avec les languettes de la cellule. Étant donné que le cuivre a une faible absorption laser et une réflectivité élevée, une densité d'énergie plus élevée est requise lors du soudage de métaux différents en cuivre-aluminium pour garantir la pénétration de la soudure et la force de liaison. Simultanément, un contrôle strict des projections est nécessaire pour empêcher les particules de pénétrer dans la cellule de la batterie et de provoquer des courts-circuits.

 

Dans les systèmes de batteries de puissance, la qualité du soudage des modules de batteries affecte directement l'uniformité du courant et les performances de gestion thermique de l'ensemble du système. Un module de batterie se compose de plusieurs cellules connectées en série et en parallèle, et nécessite également un système de gestion de batterie (BMS) pour la surveillance et la protection. Dans cette structure complexe, le soudage des pièces de connexion nécessite généralement un équipement laser de haute -puissance pour obtenir un soudage stable de matériaux épais en cuivre ou en aluminium. Par exemple, dans les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle ou les packs de véhicules à énergie nouvelle, la structure de connexion est généralement installée dans le cadre structurel d'une coque en aluminium pour les cellules au lithium fer phosphate ou d'une coque en aluminium pour une batterie lithium-ion prismatique afin de garantir la résistance structurelle et la fiabilité électrique du module.

 

Bien que le soudage au laser présente des avantages significatifs dans la fabrication de batteries de puissance, plusieurs défis techniques subsistent dans le soudage des matériaux en alliage d'aluminium. Il y a d’abord la question de la porosité. En raison de la haute solubilité de l’hydrogène dans le pool d’alliage d’aluminium fondu, les pores d’hydrogène se forment facilement lors d’une solidification rapide. De plus, l’effondrement des trous d’épingle lors du soudage laser peut également créer des défauts de porosité. Deuxièmement, il y a le problème de la fissuration à chaud. Étant donné que les alliages d'aluminium sont des alliages eutectiques typiques, des fissures de liquéfaction aux limites des grains sont susceptibles de se produire pendant le refroidissement du soudage, réduisant ainsi la résistance du joint de soudure. Ces problèmes sont particulièrement courants lors du soudage de composants structurels critiques tels que les coques en aluminium pour les cellules de batterie lithium-ion ou les boîtiers de batterie prismatiques en alliage d'aluminium.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un autre défaut courant est les projections de soudure, également appelées « éclaboussures ». Ce phénomène est généralement provoqué par une contamination superficielle des matériaux, une densité d'énergie laser trop élevée ou une stabilité insuffisante du faisceau laser. Lorsqu'il y a des pores ou des saillies sur la surface du matériau dans la zone de soudage, le laser à haute -énergie peut rapidement provoquer une évaporation localisée, entraînant des éclaboussures de métal. Pour les modules de batterie installés dans des coques en aluminium de cellule prismatique ou dans des structures de boîtier de batterie en aluminium, les projections pénétrant dans la cellule peuvent entraîner une défaillance de l'isolation ou des risques de court-circuit. Par conséquent, dans la production réelle, les problèmes de projections doivent être réduits en optimisant les paramètres laser, en améliorant la propreté des matériaux et en contrôlant correctement la taille du spot.

 

Les processus de soudage diffèrent également selon les différentes structures de batterie. Par exemple, dans le processus de soudage des languettes des batteries de poche, un outillage spécial est nécessaire pour presser fermement les languettes afin de garantir un espace de soudage stable, obtenant ainsi une trajectoire de soudage en forme de S ou en spirale. Pour les batteries cylindriques, le soudage est principalement concentré dans la zone de connexion de l'électrode positive, car la coque de l'électrode négative est plus fine et sujette aux brûlures. Les batteries prismatiques utilisent principalement une méthode de soudage par encapsulation de coque-et-de capuchon, généralement divisée en structures soudées sur le dessus-soudées sur le côté-soudées. Les méthodes de soudage latéral-réduisent le risque d'éclaboussures pénétrant dans la cellule, mais nécessitent des normes plus élevées en matière de propreté des matériaux et de stabilité de l'équipement. Les méthodes de soudage Top-sont plus adaptées à la production de masse, mais nécessitent des techniques de traitement de coque plus précises. Ces structures de soudage sont couramment utilisées dans les structures de boîtiers de batteries, telles que les coques en aluminium pour les batteries prismatiques au lithium-ion ou les boîtiers de batteries en aluminium pour véhicules à énergie nouvelle.

 

Dans l’ensemble, avec le développement de nouveaux véhicules énergétiques et d’industries de stockage d’énergie, la fabrication de batteries de puissance évolue vers une précision, une automatisation et une intelligence plus élevées. La technologie de soudage au laser, avec ses avantages de haute efficacité, de faible impact thermique et d’applicabilité à des structures complexes, est devenue un processus de fabrication clé dans la production de batteries de puissance. De l'emballage des cellules à l'assemblage des modules et à l'intégration du système PACK, la technologie de soudage laser traverse l'ensemble du processus de fabrication et forme un haut degré de synergie avec les composants structurels clés tels que les cellules au lithium, les coques en aluminium et les batteries avec boîtiers en aluminium.

 

 

Dans le processus de fabrication des batteries de puissance, les boîtiers de batterie-de haute qualité nécessitent non seulement d'excellentes propriétés matérielles, mais doivent également pouvoir s'adapter à des processus de soudage de précision. Notre société est spécialisée dans la recherche, le développement et la fabrication de composants structurels pour les batteries à énergie nouvelle, fournissant une variété de solutions de boîtiers de batterie de haute -précision, notamment des boîtiers de batterie en aluminium embouti, des boîtiers de cellules prismatiques et des coques en aluminium pour les cellules de batterie au lithium-ion. Ces composants sont fabriqués en alliage d'aluminium à haute résistance-et fabriqués selon des processus d'emboutissage de précision et d'emboutissage profond, répondant aux exigences strictes des batteries de puissance en termes d'étanchéité, de résistance structurelle et de soudabilité.

 

Nos produits sont largement utilisés dans les systèmes de batteries d'alimentation de véhicules à énergie nouvelle, les systèmes de batteries de stockage d'énergie et les modules de batterie hautes-performances, offrant aux clients un boîtier de batterie en aluminium fiable etPack boîtier en aluminiumdes solutions pour aider à améliorer la sécurité et l’efficacité de la fabrication des systèmes de batteries.