С бързото развитие на новите технологии за съхранение на енергия,производство на литиево-йонни батерииКачеството директно определя неговата енергийна плътност, живот на цикъла и безопасност. Сред процесите на свързване на компонентите на батерията,ултразвуково заваряване се е превърнало в основно решение за свързване на сглобки на пластини и електроди, благодарение на нетермичното увреждане, високата якост на свързване и стабилния контрол на процеса.
1. Въведение
В превозните средства с нова енергия и системите за съхранение на енергия, търсенето на високопроизводителни литиево-йонни батерии е довело до по-високи изисквания за надеждността и последователността на вътрешните връзки на компонентите. Традиционните методи на заваряване, като съпротивително и лазерно заваряване, са изправени пред проблеми като прекомерно нагряване, което уврежда диафрагмите, разтопява пластините или увеличава вътрешното съпротивление на съединенията, ограничавайки производителността на батерията.
Ултразвуковото заваряване постига твърдотелно свързване чрез високочестотни механични вибрации, избягвайки външни източници на топлина и решавайки проблема с термичните повреди на чувствителни компоненти. Усъвършенстваното ултразвуково заваръчно оборудване интегрира прецизен контрол и високопроизводителни структури, адаптирайки се към различни материали и структури на батерии. Тази статия изследва техническите му характеристики и ефектите от приложението му в подкрепа на оптимизирането на производството на батерии.
2. Основни технически характеристики на ултразвуковото заваръчно оборудване
2.1 Система за прецизен контрол
Оборудването използва микропроцесорна интегрирана схема за управление за наблюдение и регулиране на заваряването в реално време. Функцията за автоматично проследяване на честотата динамично компенсира отклоненията, причинени от промени в температурата или износването на компонентите, поддържайки честотата на вибрациите в оптималния диапазон, осигурявайки стабилно предаване на енергия и избягвайки загуби или прегряване.
При настройка на параметрите, той поддържа гъвкаво настройване на времето за предварително натоварване, времето за заваряване, изходната мощност и времето за задържане на налягането. Удобният за потребителя интерфейс човек-машина с кодиране против смущения предотвратява грешки в параметрите от електромагнитни смущения, осигурявайки стабилност на процеса в индустриална среда.
2.2 Механична структура с висока стабилност
Високопрецизните направляващи компоненти осигуряват стабилно линейно движение по време на прилагане на налягане върху заваръчната глава и предаване на вибрации, намалявайки отклонението от позицията от механични вибрации, осигурявайки равномерна заваръчна сила и избягвайки деформация на пластината от концентрация на напрежение.
Заваръчната глава, изработена от високотвърда сплав и обработена чрез високопрецизно шлифоване, има повърхностен модел, който подобрява триенето за достатъчен пренос на енергия и предлага отлична износоустойчивост, поддържайки постоянно качество на заваряване при дългосрочно масово производство.
2.3 Конфигурация на високопроизводителни компоненти
Основните компоненти осигуряват цялостна надеждност. Системата за преобразуване на енергия използва висококачествени керамични чипове с висока ефективност на електроакустично преобразуване, намалявайки загубите на енергия при преобразуване на електрическата в механична вибрационна енергия. Структурните опори, като алуминиеви пръти, са изработени от високоякостни материали, което предотвратява деформация при дългосрочни високочестотни вибрации.
Системата за управление е оборудвана с високопроизводителни едночипови микропроцесори, обработващи многоканални сензорни сигнали (налягане, честота, време) в реално време за управление на заваряването в затворен контур, гарантирайки, че всеки цикъл следва зададени параметри и подобрявайки консистентността на съединението.
3. Адаптиране на параметрите към материалите на литиево-йонните батерии
3.1 Съвпадение на параметрите на заваряване за различни раздели
Оборудването се адаптира добре към различни видове пластини. За катодни пластини (5-10 слоя алуминиево фолио с дебелина 20 μm + пластини от чист алуминий с дебелина 0,1 мм), регулирането на времето за заваряване (0,05-2 s) и изходната мощност постига надеждно свързване. Типичните форми включват триточково заваряване 3×4 мм (дължина 25 мм) или линейно заваряване 3×25 мм, с висока якост на отлепване и без пукнатини.
За анодните пластини (5-10 слоя медно фолио с дебелина 10 μm + пластини от чист никел с дебелина 0,1 мм), базирани на високата топлопроводимост и твърдост на медта, регулирането на мощността и налягането избягва виртуално или прекомерно заваряване, осигурявайки ниско вътрешно съпротивление и стабилна проводимост.
3.2 Заваряване на композитни материали и покривни плочи
Отговаря на нуждите на композитни материали и покривни плочи. При Ал-Ни композитно лентово заваряване с алуминиеви покривни плочи/дъна на корпуса, той завършва две групи споени съединения 3×3 мм (дължина 10 мм) или 3×4 мм (дължина 14 мм) и гъвкаво определя точките на спояване (6 или 9 на група), за да осигури уплътнение и стабилност.
За алуминиеви ленти с дебелина 0,1 мм и алуминиеви покривни плочи с дебелина 1-3 мм, краткото време за заваряване и умерената мощност позволяват едноточково заваряване 3×3 мм/3×4 мм или двуточково заваряване 3×3 мм (дължина 8 мм), без топене или деформация на покривната плоча и с добра херметичност.
4. Практическо заваряване, производителност и предимства по отношение на качеството
4.1 Отлично качество на заваряване
На практика оборудването осигурява добро качество на заваряване с плътни съединения, без виртуални/липсващи заварки и без вибрационен прах, избягвайки вътрешни къси съединения. Температурата на заваръчната зона е под точката на топене на диафрагмата/изолационния материал, предотвратявайки изгаряне или деформация. Разумните параметри предотвратяват напукване на пластината/електрода, осигурявайки цялост на вътрешната структура.
4.2 Адаптивност към масово производство
При дългосрочно масово производство, високоустойчивите на износване заваръчни глави и надеждните компоненти поддържат постоянно качество. Функциите за защита от смущения и запаметяване на параметрите на системата за управление позволяват бързо превключване между модели, намалявайки времето за настройка. Високоефективната система за преобразуване на енергия намалява консумацията на енергия, а модулните компоненти опростяват поддръжката. Пълна система за следпродажбено обслужване (гаранция, доживотна поддръжка) гарантира непрекъснатост на производството.
5. Заключение
Ултразвуковото заваряване е ключово за подобряване на качеството и ефективността на батериите. Оборудването, с прецизен контрол, стабилна структура и високопроизводителни компоненти, се адаптира към различни материали и структури, решавайки традиционните заваръчни проблеми със солидни съединения, без термични повреди и без прах.
В бъдеще, с батериите с висока енергийна плътност (напр. твърдотелни батерии), изискванията за прецизност, съвместимост на материалите и интелигентно управление ще се увеличат. Оптимизацията ще се фокусира върху подобряване на честотната стабилност, разширяване на обхвата на материалите и интегриране на интелигентно наблюдение в подкрепа на устойчивото развитие на индустрията за литиево-йонни батерии.
