लिथियम-आयन बैटरियों के लिए वेल्डिंग प्रक्रिया

चाहे प्रिज्मीय सेल हो या बेलनाकार सेल, वेल्डिंग बैटरी उत्पादन में महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से एक है। लिथियम बैटरी उत्पादन लाइन में, वेल्डिंग प्रक्रिया का उत्पादन खंड मुख्य रूप से सेल असेंबली और पैक लाइन अनुभाग में केंद्रित है, नीचे दिया गया चित्र देखें:

वेल्डिंग प्रक्रिया विवरण का संक्षिप्त विवरण

1. सुरक्षा वेंट वेल्डिंग

सुरक्षा वेंट, जिसे दबाव राहत वाल्व के रूप में भी जाना जाता है, बैटरी के शीर्ष कवर पर एक पतली दीवार वाली वाल्व बॉडी है। जब बैटरी का आंतरिक दबाव निर्दिष्ट मूल्य से अधिक हो जाता है, तो सुरक्षा वेंट टूट जाता है और बैटरी को फटने से बचाने के लिए दबाव छोड़ता है। सुरक्षा वेंट में एक सरल संरचना होती है। यह आमतौर पर एक निश्चित आकार की दो एल्यूमीनियम धातु शीट को ठीक करने के लिए लेजर वेल्डिंग का उपयोग करता है। जब बैटरी का आंतरिक दबाव एक निश्चित मूल्य तक बढ़ जाता है, तो बैटरी को आगे के विस्तार और विस्फोट से रोकने के लिए एल्यूमीनियम शीट डिज़ाइन किए गए खांचे की स्थिति से टूट जाती है। इसलिए, इस प्रक्रिया में लेजर वेल्डिंग तकनीक पर बेहद सख्त आवश्यकताएं हैं। वेल्ड सीम को सील करने की आवश्यकता होती है और यह सुनिश्चित करने के लिए गर्मी इनपुट को सख्ती से नियंत्रित किया जाता है कि वेल्ड सीम का नुकसान दबाव मूल्य एक निश्चित सीमा (आमतौर पर 0.4 ~ 0.7MPa) के भीतर स्थिर है। बहुत बड़ा या बहुत छोटा बैटरी की सुरक्षा पर बहुत बड़ा प्रभाव डालेगा।

2. टर्मिनल वेल्डिंग

बैटरी कवर प्लेट पर टर्मिनलों को सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनलों में विभाजित किया गया है। टर्मिनलों का कार्य भी आंतरिक और बाहरी कनेक्शन में विभाजित है। आंतरिक कनेक्शन बैटरी टैब को टर्मिनलों से वेल्ड करना है। बाहरी कनेक्शन बैटरी टर्मिनलों को कनेक्टिंग स्ट्रिप्स के माध्यम से वेल्डिंग करके श्रृंखला और समानांतर सर्किट बनाकर बैटरी पैक बनाना है।

बैटरी टर्मिनलों में आम तौर पर सकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए एल्यूमीनियम और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए तांबे का उपयोग किया जाता है, और आमतौर पर एक रिवेटेड संरचना का उपयोग किया जाता है। रिवेटिंग पूरा होने के बाद, वेल्डिंग की जाती है, आमतौर पर 8 मिमी के व्यास वाला एक चक्र। वेल्डिंग करते समय, जब तक कि डिजाइन आवश्यकताओं के तन्य बल और प्रवाहकीय गुणों को पूरा किया जाता है, अच्छी बीम गुणवत्ता और समान ऊर्जा वितरण वाले फाइबर लेजर या हाइब्रिड वेल्डिंग लेजर को प्राथमिकता दी जाती है। वेल्डिंग के लिए फाइबर लेजर या हाइब्रिड वेल्डिंग लेजर का उपयोग करें। यह विद्युत टर्मिनलों की एल्यूमीनियम-एल्यूमीनियम संरचना वेल्डिंग और तांबे-तांबा संरचना वेल्डिंग की स्थिरता का एहसास कर सकता है, स्पैटर को कम कर सकता है, और इस तरह वेल्डिंग उपज में सुधार कर सकता है।

3. टैब एक्सटेंशन वेल्डिंग

टैब एक्सटेंशन शीट एक महत्वपूर्ण घटक है जो बैटरी कवर और बैटरी जेली रोल को जोड़ता है। इसे बैटरी की ओवरकरंट, ताकत और कम स्पैटर आवश्यकताओं को भी ध्यान में रखना चाहिए। इसलिए, कवर के साथ वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, पर्याप्त वेल्ड चौड़ाई की आवश्यकता होती है, और यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि बैटरी शॉर्ट सर्किट से बचने के लिए बैटरी जेली रोल पर कोई कण न गिरे। कॉपर, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में, कम अवशोषण दर के साथ एक उच्च-परावर्तक सामग्री है और वेल्डिंग के दौरान उच्च ऊर्जा घनत्व की आवश्यकता होती है।

4. डिब्बे सीलिंग वेल्डिंग

पावर बैटरी की आवरण सामग्री में एल्यूमीनियम मिश्र धातु और स्टेनलेस स्टील शामिल हैं। उनमें से, एल्यूमीनियम मिश्र धातु का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, और कुछ शुद्ध एल्यूमीनियम का उपयोग करते हैं। स्टेनलेस स्टील सबसे अच्छी लेजर वेल्डेबिलिटी वाली सामग्री है, विशेष रूप से 304 स्टेनलेस स्टील। चाहे पल्स या निरंतर लेजर का उपयोग किया जाए, अच्छी उपस्थिति और प्रदर्शन के साथ वेल्ड प्राप्त किए जा सकते हैं। पतली-खोल लिथियम बैटरी को वेल्ड करने के लिए निरंतर लेजर का उपयोग करने से दक्षता 5 से 10 गुना बढ़ सकती है, और उपस्थिति और सीलिंग गुण बेहतर होते हैं। अब, तेज वेल्डिंग गति और अधिक समान उपस्थिति का पीछा करने के लिए, अधिकांश कंपनियों ने पिछले कम गति वाले एकल फाइबर वेल्डिंग को बदलने के लिए हाइब्रिड वेल्डिंग और एनुलर लाइट स्पॉट का उपयोग करना शुरू कर दिया है। वर्तमान में, अधिकांश कंपनियों की बड़े पैमाने पर उत्पादन लाइनों की वेल्डिंग गति 200 मिमी / सेकंड तक पहुंच गई है। कुछ निर्माताओं की कम गति वाली फाइबर ऑप्टिक वेल्डिंग लाइनों के लिए, वेल्ड बीड की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, सामान्य बड़े पैमाने पर उत्पादन की गति 70 मिमी / सेकंड है।

5. सीलिंग नेल वेल्डिंग

सीलिंग नेल (फिलिंग होल कैप) भी कई रूपों में आते हैं, और उनका आकार आमतौर पर 8 मिमी व्यास और लगभग 0.9 मिमी की मोटाई के साथ एक गोल कैप होता है। वेल्डिंग के लिए बुनियादी आवश्यकता यह है कि झेलने वाले दबाव का मूल्य 1.1MPa तक पहुँच जाए, और कोई पिनहोल, दरार या विस्फोट बिंदु नहीं होना चाहिए। बैटरी सेल वेल्डिंग की अंतिम प्रक्रिया के रूप में, सीलिंग नेल वेल्डिंग की उपज विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। सीलिंग नेल की वेल्डिंग के दौरान अवशिष्ट इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति के कारण, विस्फोट बिंदु और पिनहोल जैसे दोष उत्पन्न होंगे। इन दोषों को दबाने का मुख्य तरीका गर्मी इनपुट को कम करना है। लेजर वेल्डिंग का उपयोग स्थिरता और संगतता में काफी सुधार कर सकता है, इस प्रकार उपज दर में काफी सुधार होता है।

6. पैक बसबार वेल्डिंग

बैटरी मॉड्यूल को श्रृंखला और समानांतर में जुड़े लिथियम-आयन कोशिकाओं के संयोजन के रूप में समझा जा सकता है, जिसमें एक एकल बैटरी निगरानी और प्रबंधन उपकरण स्थापित है। बैटरी मॉड्यूल का संरचनात्मक डिज़ाइन अक्सर बैटरी पैक के प्रदर्शन और सुरक्षा को निर्धारित करता है। इसकी संरचना को बैटरी कोशिकाओं का समर्थन, निर्धारण और सुरक्षा करनी चाहिए। साथ ही, ओवरकरंट आवश्यकताओं को कैसे पूरा किया जाए, वर्तमान एकरूपता, सेल तापमान को कैसे नियंत्रित किया जाए, और क्या चेन रिएक्शन से बचने के लिए गंभीर असामान्यताओं के मामले में बिजली काट दी जा सकती है, आदि सभी बैटरी मॉड्यूल की गुणवत्ता को आंकने के मानदंड होंगे। चूंकि तांबे और एल्यूमीनियम के बीच लेजर वेल्डिंग भंगुर यौगिक बनाती है जो उपयोग की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है, इसलिए आमतौर पर अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, तांबे और तांबे, एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम को आम तौर पर लेजर वेल्डेड किया जाता है। साथ ही, क्योंकि तांबा और एल्यूमीनियम दोनों बहुत तेज़ी से गर्मी का संचालन करते हैं और बहुत अधिक लेजर परावर्तकता रखते हैं, और टैब एक्सटेंशन शीट की मोटाई अपेक्षाकृत बड़ी होती है, वेल्डिंग को प्राप्त करने के लिए उच्च-शक्ति वाले लेजर की आवश्यकता होती है।