הסבר מפורט על טכנולוגיית ריתוך לייזר עבור סוללות אלומיניום

לסוללות ליתיום בעלות קליפת אלומיניום מרובעת יש יתרונות רבים כגון מבנה פשוט, עמידות טובה בפני פגיעות, צפיפות אנרגיה גבוהה וקיבולת תאים גדולה. הן תמיד היו הכיוון העיקרי של ייצור ופיתוח סוללות ליתיום מקומיות, והן מהוות יותר מ-40% מהשוק.

מבנה סוללת הליתיום בעלת קליפת האלומיניום המרובעת הוא כפי שמוצג באיור, המורכב מליבת הסוללה (יריעות אלקטרודה חיוביות ושליליות, מפריד), אלקטרוליט, קליפה, כיסוי עליון ורכיבים אחרים.

מבנה סוללת ליתיום מעטפת אלומיניום מרובעת

במהלך תהליך הייצור וההרכבה של סוללות ליתיום מרובעות מאלומיניום, מספר רב שלריתוך לייזרנדרשים תהליכים, כגון: ריתוך חיבורים רכים של תאי סוללה ולוחות כיסוי, ריתוך איטום ולוחות כיסוי, ריתוך מסמרי איטום וכו'. ריתוך בלייזר הוא שיטת הריתוך העיקרית עבור סוללות כוח פריזמטיות. בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלו, יציבות הספק טובה, דיוק ריתוך גבוה, אינטגרציה שיטתית קלה ויתרונות רבים אחרים,ריתוך לייזרהוא חיוני בתהליך הייצור של סוללות ליתיום בעלות קליפת אלומיניום פריזמטית. תפקיד.

פלטפורמת גלוונומטר אוטומטית בעלת 4 צירים של Mavenמכונת ריתוך לייזר סיבים

תפר הריתוך של אטם המכסה העליון הוא תפר הריתוך הארוך ביותר בסוללת קליפת האלומיניום המרובעת, והוא גם תפר הריתוך שלוקח את הזמן הארוך ביותר לריתוך. בשנים האחרונות, תעשיית ייצור סוללות הליתיום התפתחה במהירות, וגם טכנולוגיית תהליך ריתוך הלייזר לאיטום המכסה העליון וטכנולוגיית הציוד שלה התפתחו במהירות. בהתבסס על מהירות הריתוך והביצועים השונים של הציוד, אנו מחלקים באופן גס את ציוד ותהליכי ריתוך הלייזר של המכסה העליון לשלוש עידנים. הם עידן 1.0 (2015-2017) עם מהירות ריתוך <100 מ"מ/שנייה, עידן 2.0 (2017-2018) עם 100-200 מ"מ/שנייה, ועידן 3.0 (2019-) עם 200-300 מ"מ/שנייה. להלן יוצגו התפתחות הטכנולוגיה לאורך מסלול הזמן:

1. עידן 1.0 של טכנולוגיית ריתוך לייזר בכיסוי עליון

מהירות ריתוך＜100 מ"מ/שנייה

בין השנים 2015 ל-2017, כלי רכב מקומיים בעלי אנרגיה חדשה החלו להתפוצץ עקב מדיניות, ותעשיית סוללות החשמל החלה להתרחב. עם זאת, צבירת הטכנולוגיה ועתודות הכישרון של מפעלים מקומיים עדיין קטנים יחסית. תהליכי ייצור סוללות קשורים וטכנולוגיות ציוד נמצאים גם הם בחיתוליהם, ורמת האוטומציה של הציוד נמוכה יחסית, יצרני ציוד רק החלו לשים לב לייצור סוללות חשמל ולהגדיל את ההשקעה במחקר ופיתוח. בשלב זה, דרישות יעילות הייצור של התעשייה עבור ציוד איטום לייזר סוללות מרובע הן בדרך כלל 6-10PPM. פתרון הציוד משתמש בדרך כלל בלייזר סיב של 1kw כדי לפלוט דרך לייזר רגיל.ראש ריתוך לייזר(כפי שמוצג בתמונה), וראש הריתוך מונע על ידי מנוע פלטפורמת סרוו או מנוע ליניארי. תנועה וריתוך, מהירות ריתוך 50-100 מ"מ/שנייה.

שימוש בלייזר 1kw לריתוך מכסה עליון ליבת הסוללה

ב-ריתוך לייזרבתהליך, בשל מהירות הריתוך הנמוכה יחסית וזמן המחזור התרמי הארוך יחסית של הריתוך, לבריכה המותכת יש מספיק זמן לזרום ולהתמצק, וגז המגן יכול לכסות טוב יותר את הבריכה המותכת, מה שמקל על קבלת משטח חלק ומלא, ריתוכים בעלי עקביות טובה, כפי שמוצג להלן.

יצירת תפר ריתוך לריתוך במהירות נמוכה של מכסה עליון

מבחינת ציוד, למרות יעילות הייצור אינה גבוהה, מבנה הציוד פשוט יחסית, היציבות טובה ועלות הציוד נמוכה, מה שעונה היטב על צרכי פיתוח התעשייה בשלב זה ומניח את היסודות לפיתוח טכנולוגי עתידי.

למרות שלעידן ריתוך איטום הכיסוי העליון 1.0 יש יתרונות של פתרון ציוד פשוט, עלות נמוכה ויציבות טובה, אך גם המגבלות הטבועות בו ברורות מאוד. מבחינת הציוד, קיבולת הנעת המנוע אינה יכולה לעמוד בדרישה לעלייה נוספת במהירות; מבחינת טכנולוגיה, הגדלת מהירות הריתוך ופלט הספק הלייזר כדי להאיץ עוד יותר תגרום לחוסר יציבות בתהליך הריתוך ולירידה בתפוקה: הגדלת המהירות מקצרת את זמן מחזור התרמי של הריתוך, ותהליך ההיתוך של המתכת עז יותר, ההתזות גוברות, יכולת ההסתגלות לזיהומים גרועה יותר, וסביר יותר להיווצרות חורים בהתזה. במקביל, זמן ההתמצקות של בריכת הריתוך המותכת מתקצר, מה שיגרום למשטח הריתוך להיות מחוספס ולעקביות מופחתת. כאשר נקודת הלייזר קטנה, קלט החום אינו גדול וניתן להפחית את ההתזות, אך יחס עומק-רוחב של הריתוך גדול ורוחב הריתוך אינו מספיק; כאשר נקודת הלייזר גדולה, יש צורך להזין כוח לייזר גדול יותר כדי להגדיל את רוחב הריתוך. גדול, אך בו זמנית זה יוביל לעלייה בהתזות ריתוך ולאיכות ירודה של עיצוב פני השטח של הריתוך. ברמה הטכנית בשלב זה, עלייה נוספת באיטיות פירושה שיש להחליף את התפוקה ביעילות, ודרישות השדרוג של ציוד וטכנולוגיית תהליכים הפכו לדרישות בתעשייה.

2. עידן 2.0 של כיסוי עליוןריתוך לייזרטֶכנוֹלוֹגִיָה

מהירות ריתוך 200 מ"מ/שנייה

בשנת 2016, קיבולת הייצור המותקנת של סוללות רכב בסין הייתה כ-30.8 ג'יגה-וואט-שעה, בשנת 2017 היא הייתה כ-36 ג'יגה-וואט-שעה, ובשנת 2018, עם התפרצות נוספת, הקיבולת המותקנת הגיעה ל-57 ג'יגה-וואט-שעה, עלייה של 57% משנה לשנה. כלי רכב נוסעים חדשים ייצרו גם הם כמעט מיליון סוללות, עלייה של 80.7% משנה לשנה. מאחורי ההתפרצות בקיבולת המותקנת עומד שחרור קיבולת ייצור של סוללות ליתיום. סוללות רכב נוסעים חדשות מהוות יותר מ-50% מהקיבולת המותקנת, מה שאומר שגם דרישות התעשייה לביצועי ואיכות הסוללות יהפכו מחמירות יותר ויותר, והשיפורים הנלווים בטכנולוגיית ציוד הייצור ובטכנולוגיית התהליך נכנסו גם הם לעידן חדש: על מנת לעמוד בדרישות קיבולת הייצור של קו יחיד, יש להגדיל את קיבולת הייצור של ציוד ריתוך לייזר עם כיסוי עליון ל-15-20PPM, וקיבולת הייצור שלו...ריתוך לייזרהמהירות צריכה להגיע ל-150-200 מ"מ/שנייה. לכן, מבחינת מנועי הנעה, יצרני ציוד שונים שודרגו. פלטפורמת המנועים הליניאריים שודרגה כך שמנגנון התנועה שלה יעמוד בדרישות ביצועי התנועה לריתוך אחיד במסלול מלבני של 200 מ"מ/שנייה; עם זאת, כיצד להבטיח את איכות הריתוך בריתוך במהירות גבוהה דורש פריצות דרך נוספות בתהליך, וחברות בתעשייה ערכו בדיקות ומחקרים רבים: בהשוואה לעידן 1.0, הבעיה שעומדת בפני ריתוך במהירות גבוהה בעידן 2.0 היא: שימוש בלייזרי סיבים רגילים כדי להפיק מקור אור נקודתי יחיד דרך ראשי ריתוך רגילים, הבחירה קשה לעמוד בדרישה של 200 מ"מ/שנייה.

בפתרון הטכני המקורי, ניתן לשלוט באפקט יצירת הריתוך רק על ידי הגדרת אפשרויות, התאמת גודל הנקודה והתאמת פרמטרים בסיסיים כגון עוצמת לייזר: בעת שימוש בתצורה עם נקודה קטנה יותר, חור המנעול של בריכת הריתוך יהיה קטן, צורת הבריכה תהיה בלתי יציבה והריתוך יהפוך לבלתי יציב. רוחב היתוך התפר גם הוא קטן יחסית; בעת שימוש בתצורה עם נקודת אור גדולה יותר, חור המנעול יגדל, אך עוצמת הריתוך תגדל משמעותית, וקצב ההתזה וחורי הפיצוץ יגדלו משמעותית.

תיאורטית, אם אתם רוצים להבטיח את אפקט יצירת הריתוך של מהירות גבוההריתוך לייזרשל הכיסוי העליון, עליך לעמוד בדרישות הבאות:

① תפר הריתוך בעל רוחב מספיק ויחס עומק-רוחב תפר הריתוך מתאים, דבר המחייב טווח פעולת החום של מקור האור גדול מספיק ואנרגיית קו הריתוך תהיה בטווח סביר;

② הריתוך חלק, מה שמחייב זמן מחזור תרמי של הריתוך להיות ארוך מספיק במהלך תהליך הריתוך כך שלבריכת המותך תהיה נוזליות מספקת, והריתוך יתמצק לריתוך מתכתי חלק תחת הגנה של גז המגן;

③ תפר הריתוך בעל עקביות טובה ומעט נקבוביות וחורים. זה דורש שבמהלך תהליך הריתוך, הלייזר יפעל ביציבות על חומר העבודה, ופלזמה בעלת אנרגיה גבוהה תיווצר ברציפות ותפעל על פנים בריכת המותכת. בריכת המותכת מייצרת "מפתח" תחת כוח תגובת הפלזמה. "חור", חור המנעול גדול ויציב מספיק, כך שאדי המתכת והפלזמה שנוצרים לא יוכלו להיפלט בקלות ולהוציא טיפות מתכת, וליצור התזות, והבריכת המותכת סביב חור המנעול לא תתמוטט בקלות ולכלול גז. גם אם נשרפים חפצים זרים במהלך תהליך הריתוך וגזים משתחררים בצורה נפיצה, חור מנעול גדול יותר תורם יותר לשחרור גזים נפיצים ומפחית התזות מתכת וחורים שנוצרים.

בתגובה לנקודות הנ"ל, חברות ייצור סוללות וחברות ייצור ציוד בתעשייה עשו ניסיונות ושיטות עבודה שונות: ייצור סוללות ליתיום פותח ביפן במשך עשרות שנים, וטכנולוגיות ייצור קשורות תפסו את ההובלה.

בשנת 2004, כאשר טכנולוגיית לייזר סיבים עדיין לא יושמה באופן מסחרי באופן נרחב, פנסוניק השתמשה בלייזרי מוליכים למחצה LD ובלייזרי YAG המופעלים על ידי מנורת פולסים עבור תפוקה מעורבת (הסכימה מוצגת באיור למטה).

תרשים סכמה של טכנולוגיית ריתוך היברידית רב-לייזרית ומבנה ראש הריתוך

נקודת האור בעלת צפיפות הספק גבוהה שנוצרת על ידי הפעימהלייזר YAGעם נקודה קטנה משמשת לפעולה על חומר העבודה ליצירת חורי ריתוך כדי להשיג חדירת ריתוך מספקת. במקביל, לייזר מוליך למחצה LD משמש לספק לייזר רציף CW לחימום מוקדם ולריתוך חומר העבודה. בריכת המותכת במהלך תהליך הריתוך מספקת אנרגיה רבה יותר להשגת חורי ריתוך גדולים יותר, הגדלת רוחב תפר הריתוך והארכת זמן הסגירה של חורי הריתוך, ובכך מסייעת לגז בבריכת המותכת להיפלט ומפחיתה את נקבוביות תפר הריתוך, כפי שמוצג להלן.

תרשים סכמטי של היברידריתוך לייזר

יישום טכנולוגיה זו,לייזרים YAGולייזרי LD בעלי הספק של כמה מאות וואט בלבד יכולים לשמש לריתוך מארזי סוללות ליתיום דקות במהירות גבוהה של 80 מ"מ/שנייה. אפקט הריתוך הוא כפי שמוצג באיור.

מורפולוגיה של ריתוך תחת פרמטרי תהליך שונים

עם התפתחותם ועלייתם של לייזרי סיבים, לייזרי סיבים החליפו בהדרגה את לייזרי YAG הפועמים בעיבוד מתכת בלייזר בשל יתרונותיהם הרבים כגון איכות קרן טובה, יעילות המרה פוטואלקטרית גבוהה, אורך חיים ארוך, תחזוקה קלה והספק גבוה.

לכן, שילוב הלייזר בפתרון ריתוך הלייזר ההיברידי הנ"ל התפתח ללייזר סיבים + לייזר מוליך למחצה LD, והלייזר מופק גם הוא באופן קואקסיאלי דרך ראש עיבוד מיוחד (ראש הריתוך מוצג באיור 7). במהלך תהליך הריתוך, מנגנון פעולת הלייזר זהה.

מפרק ריתוך לייזר מרוכב

בתוכנית זו, הפעימהלייזר YAGמוחלף בלייזר סיב בעל איכות קרן טובה יותר, הספק גדול יותר ופלט רציף, מה שמגדיל מאוד את מהירות הריתוך ומשיג איכות ריתוך טובה יותר (אפקט הריתוך מוצג באיור 8). לכן, תוכנית זו מועדפת גם על ידי חלק מהלקוחות. נכון לעכשיו, פתרון זה משמש בייצור של איטום כיסויים עליונים לסוללות חשמליות בריתוך, ויכול להגיע למהירות ריתוך של 200 מ"מ/שנייה.

מראה ריתוך כיסוי עליון על ידי ריתוך לייזר היברידי

למרות שפתרון ריתוך הלייזר בעל אורכי גל כפולים פותר את בעיית יציבות הריתוך של ריתוך במהירות גבוהה ועומד בדרישות איכות הריתוך של ריתוך במהירות גבוהה של כיסויי גג של תאי סוללה, עדיין ישנן כמה בעיות עם פתרון זה מנקודת מבט של ציוד ותהליך.

ראשית, רכיבי החומרה של פתרון זה מורכבים יחסית, ודורשים שימוש בשני סוגים שונים של לייזרים ומחברי ריתוך לייזר דו-אורכי גל מיוחדים, מה שמגדיל את עלויות ההשקעה בציוד, מגביר את הקושי בתחזוקת הציוד ומגדיל את נקודות הכשל הפוטנציאליות בציוד;

שנית, אורך הגל הכפולריתוך לייזרהחיבור בו נעשה שימוש מורכב ממספר קבוצות של עדשות (ראה איור 4). אובדן ההספק גדול יותר מזה של חיבורי ריתוך רגילים, ויש להתאים את מיקום העדשה למיקום המתאים כדי להבטיח את הפלט הקואקסיאלי של הלייזר בעל אורכי הגל הכפולים. ובהתמקדות במישור מוקד קבוע, פעולה במהירות גבוהה לטווח ארוך, מיקום העדשה עלול להשתחרר, מה שיגרום לשינויים בנתיב האופטי ומשפיע על איכות הריתוך, מה שמחייב כוונון ידני מחדש;

שלישית, במהלך ריתוך, החזר הלייזר חמור ויכול בקלות לגרום נזק לציוד ולרכיבים. במיוחד בעת תיקון מוצרים פגומים, משטח הריתוך החלק מחזיר כמות גדולה של אור לייזר, מה שעלול בקלות לגרום לאזעקת לייזר, ויש צורך להתאים את פרמטרי העיבוד לצורך תיקון.

כדי לפתור את הבעיות הנ"ל, עלינו למצוא דרך אחרת לחקור. בשנים 2017-2018 חקרנו את התנודה בתדר גבוהריתוך לייזרטכנולוגיית מכסה הסוללה וקידמה אותה ליישומי ייצור. ריתוך סווינג בתדר גבוה של קרן לייזר (להלן ריתוך סווינג) הוא תהליך ריתוך נוסף עכשווי במהירות גבוהה של 200 מ"מ/שנייה.

בהשוואה לפתרון ריתוך לייזר היברידי, חלק החומרה של פתרון זה דורש רק לייזר סיבים רגיל בשילוב עם ראש ריתוך לייזר מתנדנד.

ראש ריתוך להתנדנד להתנדנד

בתוך ראש הריתוך יש עדשה מחזירת אור מונעת מנוע, אותה ניתן לתכנת לשלוט בלייזר כך שיסובב בהתאם לסוג המסלול המתוכנן (בדרך כלל עגול, בצורת S, בצורת 8 וכו'), משרעת התנודה ותדירותה. פרמטרי תנודה שונים יכולים לשנות את חתך הרוחב של הריתוך. מגיע בצורות ובגדלים שונים.

ריתוכים שהתקבלו תחת מסלולי נדנדה שונים

ראש הריתוך המתנדנד בתדר גבוה מונע על ידי מנוע ליניארי לריתוך לאורך הפער בין חלקי העבודה. בהתאם לעובי דופן מעטפת התא, נבחרים סוג מסלול התנודה והאמפליטודה המתאימים. במהלך הריתוך, קרן הלייזר הסטטית תיצור רק חתך רוחב של ריתוך בצורת V. עם זאת, כשהיא מונעת על ידי ראש הריתוך המתנדנד, נקודת הקרן מתנדנדת במהירות גבוהה על מישור המוקד, ויוצרת חור ריתוך דינמי ומסתובב, שיכול להשיג יחס עומק-רוחב-ריתוך מתאים;

חור המנעול המסתובב של הריתוך מערבב את הריתוך. מצד אחד, הוא מסייע לגז להיפלט ומפחית את נקבוביות הריתוך, ויש לו השפעה מסוימת על תיקון החורים בנקודת הפיצוץ של הריתוך (ראה איור 12). מצד שני, מתכת הריתוך מחוממת ומקוררת בצורה מסודרת. הסירקולציה גורמת לפני השטח של הריתוך להיראות כדוגמת קשקשי דג סדירה ומסודרת.

יצירת תפר ריתוך סווינג

יכולת הסתגלות של ריתוכים לזיהום צבע תחת פרמטרי תנופה שונים

הנקודות הנ"ל עומדות בשלוש דרישות האיכות הבסיסיות לריתוך במהירות גבוהה של המכסה העליון. לפתרון זה יתרונות נוספים:

① מכיוון שרוב עוצמת הלייזר מוזרקת לתוך חור המנעול הדינמי, הלייזר המפוזר החיצוני מצטמצם, כך שדרוש רק עוצמת לייזר קטנה יותר, וקלט חום הריתוך נמוך יחסית (30% פחות מריתוך מרוכב), מה שמפחית את אובדן הציוד ואובדן האנרגיה;

② לשיטת הריתוך המתנדנדת יש יכולת הסתגלות גבוהה לאיכות ההרכבה של חלקי עבודה ומפחיתה פגמים הנגרמים מבעיות כגון שלבי הרכבה;

③ לשיטת ריתוך הנדנדה יש ​​אפקט תיקון חזק על חורי ריתוך, ושיעור התשואה של שימוש בשיטה זו לתיקון חורי ריתוך בליבת הסוללה הוא גבוה ביותר;

④המערכת פשוטה, וניפוי שגיאות ותחזוקת הציוד פשוטים.

3. עידן 3.0 של טכנולוגיית ריתוך לייזר בכיסוי עליון

מהירות ריתוך 300 מ"מ/שנייה

ככל שסובסידיות חדשות לאנרגיה ממשיכות לרדת, כמעט כל שרשרת התעשייה של תעשיית ייצור הסוללות נפלה לים סוף. התעשייה נכנסה גם היא לתקופת שינוי, ושיעור החברות המובילות בעלות יתרונות גודל וטכנולוגיים גדל עוד יותר. אך במקביל, "שיפור האיכות, הפחתת העלויות והגברת היעילות" יהפכו לנושא המרכזי של חברות רבות.

בתקופה של סובסידיות נמוכות או ללא סובסידיות כלל, רק על ידי השגת שדרוגים איטרטיביים של הטכנולוגיה, השגת יעילות ייצור גבוהה יותר, הפחתת עלות הייצור של סוללה בודדת ושיפור איכות המוצר נוכל לקבל סיכוי נוסף לנצח בתחרות.

חברת Han's Laser ממשיכה להשקיע במחקר על טכנולוגיית ריתוך במהירות גבוהה עבור כיסויי תאי סוללה. בנוסף לשיטות התהליך השונות שהוצגו לעיל, היא חוקרת גם טכנולוגיות מתקדמות כגון טכנולוגיית ריתוך בלייזר נקודתי טבעתי וטכנולוגיית ריתוך בלייזר גלוונומטר עבור כיסויי תאי סוללה.

על מנת לשפר עוד יותר את יעילות הייצור, חקרו טכנולוגיית ריתוך כיסוי עליון במהירות של 300 מ"מ/שנייה ומעלה. חברת Han's Laser חקרה איטום בריתוך לייזר גלוונומטר סורק בשנים 2017-2018, ופרצה את הקשיים הטכניים של הגנה קשה על חומר העבודה במהלך ריתוך גלוונומטר ואפקט יצירת משטח ריתוך לקוי, והשיגו 400-500 מ"מ/שנייה.ריתוך לייזרשל מכסה התא העליון. ריתוך אורך שנייה אחת בלבד עבור סוללת 26148.

עם זאת, בשל היעילות הגבוהה, קשה ביותר לפתח ציוד תומך התואם את היעילות, ועלות הציוד גבוהה. לכן, לא בוצע פיתוח יישומים מסחריים נוספים עבור פתרון זה.

עם המשך הפיתוח שללייזר סיביםבטכנולוגיה זו, הושקו לייזרי סיבים חדשים בעלי עוצמה גבוהה שיכולים להפיק ישירות נקודות אור בצורת טבעת. לייזר מסוג זה יכול להפיק נקודות לייזר בצורת טבעת דרך סיבים אופטיים רב-שכבתיים מיוחדים, וניתן לכוונן את צורת הנקודה ואת חלוקת ההספק, כפי שמוצג באיור.

ריתוכים שהתקבלו תחת מסלולי נדנדה שונים

באמצעות כוונון, ניתן ליצור את פיזור צפיפות הספק הלייזר לצורת נקודתית-דונאט-כובע עליונה. לייזר מסוג זה נקרא קורונה, כפי שמוצג באיור.

קרן לייזר מתכווננת (בהתאמה: אור מרכזי, אור מרכזי + אור טבעתי, אור טבעתי, שני אורות טבעתיים)

בשנת 2018 נבדק היישום של מספר לייזרים מסוג זה בריתוך כיסויי אלומיניום של תאי סוללה, ובהתבסס על לייזר קורונה, הושק מחקר על פתרון טכנולוגיית תהליך 3.0 לריתוך לייזר של כיסויי תאי סוללה. כאשר לייזר קורונה מבצע פלט במצב טבעת נקודתית, מאפייני פיזור צפיפות ההספק של קרן הפלט שלו דומים לפלט המרוכב של לייזר מוליך למחצה + סיבים.

במהלך תהליך הריתוך, אור נקודת המרכז בעל צפיפות הספק גבוהה יוצר חור מנעול לריתוך חדירה עמוקה כדי להשיג חדירה מספקת לריתוך (בדומה לפלט של לייזר הסיבים בפתרון ריתוך היברידי), ואור הטבעת מספק קלט חום גדול יותר, מגדיל את חור המנעול, מפחית את ההשפעה של אדי מתכת ופלזמה על המתכת הנוזלית בקצה חור המנעול, מפחית את התזת המתכת הנוצרת, ומגדיל את זמן המחזור התרמי של הריתוך, ובכך עוזר לגז בבריכה המותכת להימלט למשך זמן רב יותר, ומשפר את היציבות של תהליכי ריתוך במהירות גבוהה (בדומה לפלט של לייזרים מוליכים למחצה בפתרונות ריתוך היברידיים).

בבדיקה, ריתכנו סוללות בעלות קליפה דקה דופן ומצאנו שעקביות גודל הריתוך הייתה טובה ויכולת התהליך CPK הייתה טובה, כפי שמוצג באיור 18.

מראה של ריתוך כיסוי עליון של סוללה עם עובי דופן של 0.8 מ"מ (מהירות ריתוך 300 מ"מ/שנייה)

מבחינת חומרה, בניגוד לפתרון ריתוך היברידי, פתרון זה פשוט ואינו דורש שני לייזרים או ראש ריתוך היברידי מיוחד. הוא דורש רק ראש ריתוך לייזר רגיל בעל הספק גבוה (מכיוון שרק סיב אופטי אחד מוציא לייזר באורך גל יחיד, מבנה העדשה פשוט, אין צורך בכוונון ואובדן ההספק נמוך), מה שמקל על ניפוי שגיאות ותחזוקה, ויציבות הציוד משתפרת מאוד.

בנוסף למערכת הפשוטה של ​​פתרון החומרה ועמידה בדרישות תהליך הריתוך המהיר של מכסה תא הסוללה, לפתרון זה יתרונות נוספים ביישומי תהליך.

בבדיקה, ריתכנו את מכסה הסוללה במהירות גבוהה של 300 מ"מ/שנייה, ועדיין השגנו אפקטים טובים של יצירת תפר ריתוך. יתר על כן, עבור קונכיות בעלות עובי דופן שונה של 0.4, 0.6 ו-0.8 מ"מ, רק על ידי כוונון פשוט של מצב פלט הלייזר, ניתן לבצע ריתוך טוב. עם זאת, עבור פתרונות ריתוך היברידיים בלייזר דו-אורכי גל, יש צורך לשנות את התצורה האופטית של ראש הריתוך או הלייזר, מה שיביא לעלויות ציוד גבוהות יותר ועלויות זמן ניפוי שגיאות.

לכן, נקודת הטבעת הנקודהריתוך לייזרהפתרון יכול לא רק להשיג ריתוך במהירות גבוהה במיוחד של מכסה עליון ב-300 מ"מ/שנייה וגם לשפר את יעילות הייצור של סוללות חשמל. עבור חברות ייצור סוללות הזקוקות להחלפות דגם תכופות, פתרון זה יכול גם לשפר מאוד את איכות הציוד והמוצרים, את תאימותם, לקצר את זמן החלפת הדגם ואת זמן איתור השגיאות.

מראה ריתוך של מכסה עליון של סוללה עם עובי דופן של 0.4 מ"מ (מהירות ריתוך 300 מ"מ/שנייה)

מראה ריתוך של מכסה עליון של סוללה עם עובי דופן של 0.6 מ"מ (מהירות ריתוך 300 מ"מ/שנייה)

חדירה לריתוך בלייזר קורונה לריתוך תאים דקים - יכולות תהליך

בנוסף ללייזר הקורונה שהוזכר לעיל, ללייזרי AMB וללייזרי ARM יש מאפייני פלט אופטיים דומים וניתן להשתמש בהם כדי לפתור בעיות כגון שיפור התזות ריתוך הלייזר, שיפור איכות פני השטח של הריתוך ושיפור יציבות ריתוך במהירות גבוהה.

4. סיכום

הפתרונות השונים שהוזכרו לעיל משמשים כולם בייצור בפועל על ידי חברות ייצור סוללות ליתיום מקומיות וזרות. עקב זמני ייצור שונים ורקעים טכניים שונים, פתרונות תהליך שונים נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה, אך לחברות יש דרישות גבוהות יותר ליעילות ואיכות. זה משתפר כל הזמן, וטכנולוגיות חדשות נוספות ייושמו בקרוב על ידי חברות בחזית הטכנולוגיה.

תעשיית סוללות האנרגיה החדשה של סין החלה מאוחר יחסית והתפתחה במהירות בהובלת מדיניות לאומית. טכנולוגיות קשורות המשיכו להתקדם במאמצים משותפים של כל שרשרת התעשייה, וצמצמו באופן מקיף את הפער עם חברות בינלאומיות מצטיינות. כיצרנית ציוד סוללות ליתיום מקומית, מייבן גם בוחנת כל העת את תחומי היתרונות שלה, מסייעת בשדרוגים איטרטיביים של ציוד חבילות סוללות, ומספקת פתרונות טובים יותר לייצור אוטומטי של חבילות מודולי סוללות אגירת אנרגיה חדשות.