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Die aktuelle Geschwindigkeit der Elektrifizierung in der Automobilindustrie nimmt kontinuierlich zu, und die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen steigt stetig. Um die Produktion von Elektrofahrzeugen zu beschleunigen und die Effizienz eines Unternehmens zu maximieren, liegt der Schlüssel in der Verbesserung der Modularität und Effizienz von Batteriemodulen für Elektrofahrzeuge.
Der Ersatz herkömmlicher Schweißtechniken durch Laserstrahlschweißen für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterie modulen bietet erhebliche Vorteile. Dieser Ansatz erhöht nicht nur signifikant die Produktionsgeschwindigkeit, sondern verbessert auch die Qualität der Montage von Lithium-Ionen-Batteriemodulen und die Sicherheit des Schweißprozesses.
Grundprinzipien des Laserschweißen für Lithium-Ionen-Batterien
Das grundlegende Prinzip des Laserschweißen von Lithium-Ionen-Batterien besteht darin, einen Hochleistungs-Hochdichtelaserstrahl aus einem Laseremitter zu emittieren. Nachdem der Laserstrahl durch eine Linse konzentriert wurde, wird er auf die Schweißnaht der Lithium-Ionen-Batterie gerichtet. Der hochintensive Laser wird von der Metalloberfläche der Naht absorbiert und erzeugt durch Wechselwirkung mit einem Mediummaterial Wärme. Diese Wärme führt aufgrund der hohen Intensität des Lasers dazu, dass die Metalloberfläche schmilzt, und anschließend erfolgt eine schnelle Abkühlung. Nach dem Abkühlen kristallisieren das Schweißmaterial und die Naht, und der Schweißprozess ist abgeschlossen.
Entwicklungsstand und Technologische Vorteile des Laserschweißen für Lithium-Ionen-Batterien
Entwicklungsstand des Laserschweißen für Lithium-Ionen-Batterien
Mit dem Fortschritt der Technologie haben Laserstrahlschweißmaschinen für Lithium-Ionen-Batterien breite Anwendungen in verschiedenen Bereichen gefunden, darunter Automobil, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau, Petrochemie und neue Energien. Laserschweißmaschinen für Lithium-Ionen-Batterien bieten Vorteile wie hohe Präzision, Geschwindigkeit, Flexibilität, Effizienz, geringe Wärmeeinbringung und Wirtschaftlichkeit. Sie können die Anforderungen verschiedener komplexer Schweißaufgaben erfüllen und die Fähigkeiten herkömmlicher Schweißtechniken übertreffen.
Nachteile des traditionellen Schweißens für Lithium-Ionen-Batterien
Traditionelle Schweißmethoden für Lithium-Ionen-Batterien basieren häufig auf manuellem Lichtbogenschweißen und Gaslötung. Während des Schweißprozesses ist eine kontinuierliche Einleitung von Schutzgas durch Arbeiter erforderlich, um die Schweißqualität sicherzustellen. Dieser manuelle Prozess, bei dem Arbeiter die Schweißpunkte manuell drücken und halten, führt oft zu inkonsistenten Abmessungen und unterschiedlicher Montagequalität. Darüber hinaus kann es während des Pairing-Prozesses in Montagesystemen für Lithium-Ionen-Batteriepacks zu anschließenden Komplikationen kommen.
Zusätzlich beeinträchtigt das manuelle Druckschweißen nicht nur die Produktionsgeschwindigkeit, sondern birgt auch Sicherheitsrisiken während des Schweißprozesses. Die genaue Steuerung des Drucks innerhalb eines präzisen Bereichs kann eine Herausforderung darstellen und zu potenziellen Problemen führen, wie z. B. Lockerung der internen Verbindungen im Batteriegehäuse. Dies kann während des tatsächlichen Gebrauchs eine Gefahr für die Fahrzeugsicherheit darstellen.Technologische Vorteile des Laserschweißen für Lithium-Ionen-Batterien
Im Vergleich zu traditionellen Schweißtechniken bietet das Laserschweißen mit seiner hohen Energiedichte und dem nicht verbrauchenden Strahlprofil nach dem Zusammenführen einzigartige Vorteile. Es minimiert den Bereich der metallurgischen Phasenänderung in der Wärmeeinflusszone, beseitigt Elektrodenkontamination, Werkzeugabnutzung und ermöglicht die Verwendung verschiedener Schweißmaterialien. Das Laserschweißen führt zu reduzierter Verformung der Schweißnaht, höherer Schweißgeschwindigkeit, erhöhter Präzision und einfacher Automatisierung.
Bei der Anwendung auf das Schweißen von Batterieschutzgehäusen oder schmalen leitenden Wegen in tatsächlichen Anwendungen von Lithium-Ionen-Batterien wird das Laserschweißen weniger durch verzögertes Schmelzen beeinträchtigt, was ein Problem beim Lichtbogenschweißen ist. Folglich liefert es glattere Schweißnähte, ästhetisch ansprechende Schweißwege, Widerstand gegen Schweißnahtdurchdringung, kleinere interne Metalldefekte und beseitigt die Notwendigkeit zusätzlicher Nachbearbeitungsprozesse, was die Produktionskosten senkt.
Anwendungsszenarien für Laserschweißen in der Neuen-Energie-Industrie
Über die Anwendung beim Schweißen von Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge hinaus wird das Laserschweißen in der neuen Energiebranche weit verbreitet eingesetzt. Beispielsweise wird das Laserschweißen beim Versiegeln der äußeren Schutzgehäuse von neuen Energiespeicherzellen eingesetzt, wobei die Prinzipien des Laserleitungsstrahlschweißens verwendet werden. Dies gewährleistet die Integrität der Dichtung und ermöglicht gleichzeitig das Fügeschweißen von unterschiedlichen Materialien.
Im Zusammenhang mit Hochleistungs-Akkus für Elektrofahrzeuge besteht aufgrund des inhärenten Widerspruchs zwischen ihrem Gewicht und den Anforderungen an die Energiedichte ein dringender Bedarf an leichtgewichtigen Lösungen. Die Demontage von Batteriemodulen in Elektrofahrzeugen dient als Rückgrat des Batteriesystems und bietet Schlag- und Vibrationsbeständigkeit sowie Schutz. Im Rahmen des Hochleistungsakkus trägt das Tablett 20-30% des Gewichts des Batteriesystems, wodurch es zu einem bedeutenden Strukturbauteil wird. Daher ist die Gewichtsreduzierung des Tabletts unter Beibehaltung der funktionalen Sicherheit der Batterie zu einem der Hauptverbesserungsziele für Batteriestrukturkomponenten geworden.
In Fällen, die spezifische Schutzmaßnahmen während der Schweißvorgänge von Lithium-Ionen-Batterien erfordern, kann das Laserschweißen in Kombination mit spezifischen Gasgemischen die richtigen Abschirmeigenschaften aufrechterhalten und die Schweißnaht schützen.
Aussichten für das Laserschweißen in leistungsfähigen Lithium-Ionen-Batterien für Fahrzeuge mit neuer Energie
Zusammenfassend nutzt die Laserschweißtechnologie effektiv die Vorteile von Laserstrahlen, um Schweißaufgaben auszuführen. In Zukunft wird die Laserschweißtechnologie eine größere Flexibilität bieten, um den Schweißanforderungen von Lithium-Ionen-Batteriemodulen gerecht zu werden, indem sie verschiedene Materialien und Formen berücksichtigt. Es wird zu einer aufstrebenden Schweißtechnologie werden, die die Fertigungsindustrie dringend benötigt.
Gleichzeitig beeinflussen leistungsstarke Lithium-Ionen-Batteriemodule als kritischer Kern von Fahrzeugen mit neuer Energie deren Leistung und das Benutzererlebnis in Bezug auf die Sicherheit. Die Förderung der weit verbreiteten Einführung automatisierter Produktionslinien für das Laserschweißen in der Industrie für Lithium-Ionen-Batterien mit neuer Energie ist das Entwicklungsziel großer Laserunternehmen.
