¿Procesos de soldadura para baterías de iones de litio?

Ya sean celdas prismáticas o cilíndricas, la soldadura es uno de los procesos importantes en la producción de baterías. En la línea de producción de baterías de litio, la sección de producción del proceso de soldadura se concentra principalmente en el ensamblaje de celdas y la sección de la línea PACK, consulte la figura a continuación:

Breve descripción de los detalles del proceso de soldadura.

1. Soldadura de ventilación de seguridad

La ventilación de seguridad, también conocida como válvula de alivio de presión, es un cuerpo de válvula de paredes delgadas ubicado en la cubierta superior de la batería. Cuando la presión interna de la batería excede el valor especificado, el respiradero de seguridad se rompe y libera la presión para evitar que la batería explote. La ventilación de seguridad tiene una estructura ingeniosa. Suele utilizar soldadura láser para fijar dos láminas de metal de aluminio de una forma determinada. Cuando la presión interna de la batería aumenta a un cierto valor, la lámina de aluminio se rompe de la posición de ranura diseñada para evitar que la batería se expanda y explote aún más. Por lo tanto, este proceso tiene requisitos extremadamente estrictos en cuanto a la tecnología de soldadura láser. Es necesario sellar la costura de soldadura y controlar estrictamente la entrada de calor para garantizar que el valor de presión de daño de la costura de soldadura sea estable dentro de un cierto rango (generalmente 0,4 ~ 0,7 MPa). Demasiado grande o demasiado pequeño tendrá un gran impacto en la seguridad de la batería.

2. Soldadura de terminales

Los terminales de la tapa de la batería se dividen en terminales positivos y negativos. La función de los terminales también se divide en conexiones internas y externas. La conexión interna es la soldadura de las pestañas de la batería a los terminales. La conexión externa es la soldadura de los terminales de la batería a través de las tiras de conexión para formar circuitos en serie y paralelo para formar un paquete de batería.

Los terminales de la batería generalmente utilizan aluminio para el electrodo positivo y cobre para el electrodo negativo, y suelen utilizar una estructura remachada. Una vez completado el remachado, se realiza la soldadura, generalmente un círculo con un diámetro de 8 mm. Al soldar, siempre que se cumplan la fuerza de tracción y las propiedades conductoras de los requisitos de diseño, se prefieren láseres de fibra o láseres de soldadura híbridos con buena calidad de haz y distribución uniforme de energía. Utilice láser de fibra o láser de soldadura híbrido para soldar. Puede lograr la estabilidad de la soldadura de estructuras de aluminio-aluminio y de la soldadura de estructuras de cobre-cobre de terminales eléctricos, reducir las salpicaduras y, por lo tanto, mejorar el rendimiento de la soldadura.

3. Soldadura de extensión de lengüeta

La hoja de extensión de la pestaña es un componente clave que conecta la tapa de la batería y el rollo de gelatina de la batería. También se deben tener en cuenta los requisitos de sobrecorriente, resistencia y bajas salpicaduras de la batería. Por lo tanto, durante el proceso de soldadura con la cubierta, es necesario que haya suficiente ancho de soldadura y es necesario asegurarse de que no caigan partículas sobre el rollo de gelatina de la batería para evitar un cortocircuito de la batería. El cobre, como material del electrodo negativo, es un material altamente reflectante con una baja tasa de absorción y requiere una mayor densidad de energía durante la soldadura.

4. Soldadura de sellado de latas

Los materiales de la carcasa de las baterías eléctricas incluyen aleación de aluminio y acero inoxidable. Entre ellos, la aleación de aluminio es la que más se utiliza y algunos utilizan aluminio puro. El acero inoxidable es el material con mejor soldabilidad láser, especialmente el acero inoxidable 304. Ya sea utilizando láser pulsado o continuo, se pueden obtener soldaduras con buena apariencia y rendimiento. El uso de láser continuo para soldar baterías de litio de capa delgada puede aumentar la eficiencia de 5 a 10 veces y la apariencia y las propiedades de sellado son mejores. Ahora, para lograr una velocidad de soldadura más rápida y una apariencia más uniforme, la mayoría de las empresas han comenzado a utilizar soldadura híbrida y punto de luz anular para reemplazar la anterior soldadura de fibra única de baja velocidad. En la actualidad, la velocidad de soldadura de las líneas de producción en masa de la mayoría de las empresas ha alcanzado los 200 mm/s. Para las líneas de soldadura de fibra óptica de baja velocidad de algunos fabricantes, para garantizar la estabilidad del cordón de soldadura, la velocidad general de producción en masa es de 70 mm/s.

5. Soldadura de clavos de sellado

Los clavos de sellado (tapones para orificios de llenado) también vienen en muchas formas, y su forma suele ser una tapa redonda con un diámetro de 8 mm y un grosor de aproximadamente 0,9 mm. El requisito básico para la soldadura es que el valor de presión soportada alcance 1,1 MPa y no debe haber poros, grietas ni puntos de explosión. Como último proceso de soldadura de celdas de batería, el rendimiento de la soldadura con clavos de sellado es particularmente importante. Debido a la presencia de electrolito residual durante la soldadura de clavos selladores, se producirán defectos como puntos de explosión y poros. La forma clave de suprimir estos defectos es reducir el aporte de calor. El uso de soldadura láser puede mejorar en gran medida la estabilidad y la compatibilidad, mejorando así en gran medida la tasa de rendimiento.

6. PACK Soldadura de barras

El módulo de batería puede entenderse como una combinación de celdas de iones de litio conectadas en serie y en paralelo, con un único dispositivo de monitoreo y gestión de batería instalado. El diseño estructural del módulo de batería a menudo determina el rendimiento y la seguridad de un paquete de baterías. Su estructura debe soportar, fijar y proteger las celdas de la batería. Al mismo tiempo, cómo cumplir con los requisitos de sobrecorriente, la uniformidad de la corriente, cómo controlar la temperatura de la celda y si se puede cortar la energía en caso de anomalías graves para evitar reacciones en cadena, etc., serán todos los criterios para juzgar el Calidad de los módulos de batería. Dado que la soldadura láser entre cobre y aluminio tiende a formar compuestos frágiles que no pueden cumplir con los requisitos de uso, generalmente se utiliza la soldadura ultrasónica. Además, el cobre y el cobre, el aluminio y el aluminio generalmente se sueldan con láser. Al mismo tiempo, debido a que tanto el cobre como el aluminio conducen el calor muy rápidamente y tienen una reflectividad láser muy alta, y el espesor de la hoja de extensión de la lengüeta es relativamente grande, se requiere un láser de mayor potencia para lograr la soldadura.