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Le rythme actuel de l'électrification dans l'industrie automobile s'accélère continuellement, avec une demande croissante pour les véhicules électriques. Pour accélérer la production de véhicules électriques et maximiser l'efficacité d'une entreprise, la clé réside dans l'amélioration de la modularité et de l'efficacité des blocs-batteries pour véhicules électriques.
Remplacer les techniques de soudage traditionnelles par le soudage laser pour la production de modules de batterie lithium-ion offre des avantages significatifs. Cette approche permet non seulement d'augmenter considérablement la vitesse de production, mais aussi d'améliorer la qualité de l'assemblage des modules de batterie lithium-ion et la sécurité du processus de soudage.
Principes de Base du Soudage Laser pour les Batteries Lithium-ion de Puissance
Le principe de base du soudage laser des batteries lithium-ion consiste à émettre un faisceau laser de haute puissance et haute densité à partir d'un émetteur laser. Après que le faisceau laser soit concentré à travers une lentille, il est dirigé sur la jonction de soudage de la batterie lithium-ion. Le laser de haute intensité est absorbé par la surface métallique de la jonction, et, par interaction avec un matériau intermédiaire, génère de la chaleur. Cette chaleur fait fondre la surface métallique en raison de l'intensité élevée du laser, et elle subit ensuite un refroidissement rapide. Après refroidissement, le matériau de soudage et la jonction se cristallisent, achevant le processus de soudage.
État de Développement et Avantages Technologiques du Soudage Laser pour les Batteries Lithium-ion
État de Développement du Soudage Laser pour les Batteries Lithium-ion
Avec l'avancement de la technologie, les machines de soudage laser pour les batteries lithium-ion ont trouvé de larges applications dans divers domaines, notamment l'automobile, l'aérospatiale, la fabrication de machines, la pétrochimie et les nouvelles énergies. Les machines de soudage laser pour les batteries lithium-ion offrent des avantages tels que la haute précision, la vitesse, la flexibilité, l'efficacité, le faible apport de chaleur et la rentabilité. Elles peuvent répondre aux exigences de diverses applications de soudage complexes, dépassant les capacités des techniques de soudage traditionnelles.
Inconvénients du Soudage Traditionnel pour les Batteries Lithium-ion
Les méthodes de soudage traditionnelles pour les batteries lithium-ion de puissance reposent souvent sur le soudage électrique manuel et le soudage à gaz. Pendant le processus de soudage, une introduction continue de gaz de protection par les travailleurs est nécessaire pour garantir la qualité du soudage. Ce processus manuel, où les travailleurs pressent et maintiennent manuellement les points de soudage, conduit souvent à des dimensions incohérentes et à une qualité d'assemblage variable. De plus, il peut entraîner des complications ultérieures lors du processus d'appariement dans les systèmes d'assemblage de blocs-batteries lithium-ion.
De plus, le soudage par pression manuelle impacte non seulement l'efficacité de production, mais présente également des risques de sécurité pendant le processus de soudage. Contrôler la pression avec précision dans une plage précise peut être difficile, ce qui peut entraîner des problèmes potentiels, tels que le desserrage des connexions internes dans le boîtier de la batterie. Cela peut poser une menace pour la sécurité des véhicules pendant l'utilisation réelle.Avantages Technologiques du Soudage Laser pour les Batteries Lithium-ion
Comparé aux techniques de soudage traditionnelles, le soudage laser, avec sa haute densité d'énergie et son profil de faisceau non épuisé après convergence du faisceau, offre des avantages uniques. Il réduit la plage de changement de phase métallurgique dans la zone affectée par la chaleur, élimine la contamination des électrodes, l'usure des outils et permet l'utilisation de divers matériaux de soudage. Le soudage laser entraîne une réduction de la déformation du cordon de soudure, une vitesse de soudage plus élevée, une précision accrue et une facilité d'automatisation.
Lorsqu'il est appliqué au soudage des boîtiers de protection des batteries ou des voies conductrices étroites dans des applications de batteries lithium-ion réelles, le soudage laser est moins contraint par la fusion retardée, qui est un problème associé au soudage à l'arc. Par conséquent, il produit des soudures plus lisses, des trajectoires de soudure esthétiquement agréables, une résistance à la pénétration de la soudure, de plus petits défauts métalliques internes et élimine le besoin de processus de post-soudage supplémentaires, réduisant les coûts de production.
Scénarios d'Application du Soudage Laser dans l'Industrie des Nouvelles Énergies
Au-delà de son application dans le soudage des batteries lithium-ion de puissance pour les véhicules électriques, le soudage laser est largement utilisé dans le secteur des nouvelles énergies. Par exemple, le soudage laser est employé pour sceller les boîtiers de protection extérieurs des cellules de batterie d'énergie nouvelle, en utilisant les principes du soudage par conduction laser. Cela garantit l'intégrité de l'étanchéité tout en permettant le soudage par fusion de matériaux différents.
Dans le contexte des batteries de puissance des véhicules électriques, il existe un besoin urgent de solutions légères en raison de la contradiction inhérente entre leur poids et les exigences de densité énergétique. Le démontage des modules de batterie dans les véhicules électriques sert de colonne vertébrale du système de batterie, offrant une résistance aux chocs, une résistance aux vibrations et une protection. À l'intérieur de la batterie de puissance, le plateau représente 20 à 30% du poids du système de batterie, ce qui en fait un composant structural important. Par conséquent, tout en assurant la sécurité fonctionnelle de la batterie, la légèreté du plateau est devenue l'un des principaux objectifs d'amélioration pour les composants structurels de la batterie.
Dans les cas nécessitant des mesures de protection spécifiques lors des opérations de soudage des batteries lithium-ion, le soudage laser, combiné à des mélanges gazeux spécifiques, peut maintenir des propriétés de protection adéquates, garantissant la qualité de la soudure.
Perspectives du Soudage Laser dans les Batteries Lithium-ion de Puissance pour les Véhicules des Nouvelles Énergies
En résumé, la technologie du soudage laser exploite efficacement les avantages des faisceaux laser pour effectuer des tâches de soudage. À l'avenir, la technologie du soudage laser offrira une plus grande flexibilité pour répondre aux exigences de soudage des modules de batterie lithium-ion, en tenant compte de divers matériaux et formes. Elle est appelée à devenir une technologie de soudage émergente que l'industrie manufacturière requiert de manière urgente.
Simultanément, étant donné que les modules de batterie lithium-ion de puissance servent de cœur critique des véhicules des nouvelles énergies, impactant les performances du véhicule et l'expérience de sécurité de l'utilisateur, la promotion de l'adoption généralisée de lignes de production automatisées de soudage laser dans l'industrie des batteries lithium-ion des nouvelles énergies est l'objectif de développement des grandes entreprises de laser.
