Processus de soudage pour les batteries lithium-ion？

Qu'il s'agisse de cellules prismatiques ou de cellules cylindriques, le soudage est l'un des processus importants dans la production de batteries. Dans la ligne de production de batteries au lithium, la section de production du processus de soudage est principalement concentrée dans la section d'assemblage des cellules et dans la section de la ligne PACK, voir la figure ci-dessous :

Brève description des détails du processus de soudage

1. Soudage des évents de sécurité

L'évent de sécurité, également connu sous le nom de soupape de surpression, est un corps de soupape à paroi mince situé sur le couvercle supérieur de la batterie. Lorsque la pression interne de la batterie dépasse la valeur spécifiée, l'évent de sécurité se rompt et libère la pression pour empêcher l'éclatement de la batterie. L'évent de sécurité a une structure ingénieuse. Il utilise généralement le soudage au laser pour fixer deux tôles d'aluminium d'une certaine forme. Lorsque la pression interne de la batterie atteint une certaine valeur, la feuille d'aluminium se brise de la position de rainure conçue pour empêcher la batterie de se dilater et d'exploser davantage. Par conséquent, ce processus impose des exigences extrêmement strictes en matière de technologie de soudage au laser. Le cordon de soudure doit être scellé et l'apport de chaleur est strictement contrôlé pour garantir que la valeur de pression de dommage du cordon de soudure est stable dans une certaine plage (généralement 0,4 ~ 0,7 MPa). Trop grand ou trop petit aura un grand impact sur la sécurité de la batterie.

2. Soudage des bornes

Les bornes du couvercle de la batterie sont divisées en bornes positives et négatives. La fonction des terminaux est également divisée en connexions internes et externes. La connexion interne est le soudage des languettes de la batterie aux bornes. La connexion externe est le soudage des bornes de la batterie à travers les bandes de connexion pour former des circuits en série et en parallèle pour former un bloc de batterie.

Les bornes de la batterie utilisent généralement de l'aluminium pour l'électrode positive et du cuivre pour l'électrode négative, et utilisent généralement une structure rivetée. Une fois le rivetage terminé, le soudage est effectué, généralement un cercle d'un diamètre de 8 mm. Lors du soudage, tant que la force de traction et les propriétés conductrices des exigences de conception sont respectées, les lasers à fibre ou les lasers de soudage hybrides avec une bonne qualité de faisceau et une distribution uniforme de l'énergie sont préférés. Utilisez un laser à fibre ou un laser de soudage hybride pour le soudage. Il peut réaliser la stabilité du soudage de structure aluminium-aluminium et du soudage de structure cuivre-cuivre des bornes électriques, réduire les éclaboussures et ainsi améliorer le rendement de soudage.

3. Soudage d'extension de languette

La feuille d'extension de la languette est un élément clé qui relie le couvercle de la batterie et le rouleau de gelée de la batterie. Il doit également prendre en compte les exigences de surintensité, de résistance et de faibles projections de la batterie. Par conséquent, pendant le processus de soudage avec le couvercle, il doit y avoir une largeur de soudure suffisante et il est nécessaire de s'assurer qu'aucune particule ne tombe sur le rouleau de gelée de la batterie pour éviter un court-circuit de la batterie. Le cuivre, en tant que matériau d'électrode négative, est un matériau hautement réfléchissant avec un faible taux d'absorption et nécessite une densité d'énergie plus élevée pendant le soudage.

4. Soudage de scellage de canettes

Les matériaux du boîtier des batteries de puissance comprennent l’alliage d’aluminium et l’acier inoxydable. Parmi eux, l’alliage d’aluminium est le plus utilisé et quelques-uns utilisent de l’aluminium pur. L'acier inoxydable est le matériau ayant la meilleure soudabilité laser, notamment l'acier inoxydable 304. Que ce soit en utilisant un laser pulsé ou continu, des soudures avec un bon aspect et de bonnes performances peuvent être obtenues. L'utilisation d'un laser continu pour souder des batteries au lithium à coque mince peut augmenter l'efficacité de 5 à 10 fois, et l'apparence et les propriétés d'étanchéité sont meilleures. Désormais, afin d'obtenir une vitesse de soudage plus rapide et une apparence plus uniforme, la plupart des entreprises ont commencé à utiliser le soudage hybride et le point lumineux annulaire pour remplacer l'ancien soudage à fibre unique à basse vitesse. À l'heure actuelle, la vitesse de soudage des lignes de production de masse de la plupart des entreprises a atteint 200 mm/s. Pour les lignes de soudage de fibres optiques à basse vitesse de certains fabricants, afin d'assurer la stabilité du cordon de soudure, la vitesse générale de production en série est de 70 mm/s.

5. Scellage du soudage des clous

Les clous de scellement (bouchons de remplissage) se présentent également sous de nombreuses formes, et leur forme est généralement un capuchon rond d'un diamètre de 8 mm et d'une épaisseur d'environ 0,9 mm. L'exigence de base pour le soudage est que la valeur de pression de tenue atteigne 1,1 MPa et qu'il ne doit y avoir aucun trou d'épingle, fissure ou point d'explosion. En tant que dernier processus de soudage des cellules de batterie, le rendement du soudage des clous de scellement est particulièrement important. En raison de la présence d'électrolyte résiduel lors du soudage des clous de scellement, des défauts tels que des points d'explosion et des trous d'épingle se produiront. Le principal moyen de supprimer ces défauts est de réduire l’apport de chaleur. L'utilisation du soudage laser peut grandement améliorer la stabilité et la compatibilité, améliorant ainsi considérablement le taux d'élasticité.

6. PACK Soudage de barres omnibus

Le module de batterie peut être compris comme une combinaison de cellules lithium-ion connectées en série et en parallèle, avec un seul dispositif de surveillance et de gestion de la batterie installé. La conception structurelle du module de batterie détermine souvent les performances et la sécurité d'un bloc de batterie. Sa structure doit supporter, fixer et protéger les cellules de la batterie. Dans le même temps, comment répondre aux exigences de surintensité, l'uniformité du courant, comment contrôler la température des cellules et si l'alimentation peut être coupée en cas d'anomalies graves pour éviter des réactions en chaîne, etc., seront autant de critères pour juger du qualité des modules de batterie. Étant donné que le soudage au laser entre le cuivre et l’aluminium a tendance à former des composés fragiles qui ne peuvent pas répondre aux exigences d’utilisation, le soudage par ultrasons est généralement utilisé. De plus, le cuivre et le cuivre, l'aluminium et l'aluminium sont généralement soudés au laser. Dans le même temps, étant donné que le cuivre et l'aluminium conduisent la chaleur très rapidement et ont une réflectivité laser très élevée, et que l'épaisseur de la feuille d'extension de la languette est relativement grande, un laser de plus grande puissance est nécessaire pour réaliser le soudage.