سواء كانت خلايا منشورية أو خلايا أسطوانية، فإن اللحام هو أحد العمليات المهمة في إنتاج البطاريات. في خط إنتاج بطاريات الليثيوم، يتركز قسم الإنتاج لعملية اللحام بشكل أساسي في قسم تجميع الخلايا وخط التعبئة والتغليف، انظر الشكل أدناه:
وصف موجز لتفاصيل عملية اللحام
1. لحام فتحة الأمان
فتحة الأمان، والمعروفة أيضًا باسم صمام تخفيف الضغط، هي جسم صمام ذو جدار رقيق على الغطاء العلوي للبطارية. عندما يتجاوز الضغط الداخلي للبطارية القيمة المحددة، تنفجر فتحة الأمان وتطلق الضغط لمنع البطارية من الانفجار. تتميز فتحة الأمان بهيكل مبتكر. وعادةً ما تستخدم اللحام بالليزر لتثبيت ورقتين معدنيتين من الألومنيوم بشكل معين. عندما يرتفع الضغط الداخلي للبطارية إلى قيمة معينة، تنكسر ورقة الألومنيوم من موضع الأخدود المصمم لمنع البطارية من المزيد من التوسع والانفجار. لذلك، فإن هذه العملية لها متطلبات صارمة للغاية على تقنية اللحام بالليزر. يجب أن يكون خط اللحام محكم الغلق ويتم التحكم بدقة في مدخلات الحرارة لضمان استقرار قيمة ضغط الضرر لخط اللحام ضمن نطاق معين (عمومًا 0.4~0.7MPa). سيكون للحجم الكبير أو الصغير جدًا تأثير كبير على سلامة البطارية.
2. اللحام الطرفي
تنقسم أطراف لوحة غطاء البطارية إلى أطراف موجبة وسالبة. كما تنقسم وظيفة الأطراف إلى توصيلات داخلية وخارجية. التوصيل الداخلي هو لحام ألسنة البطارية بالأطراف. التوصيل الخارجي هو لحام أطراف البطارية من خلال شرائط التوصيل لتشكيل دوائر متسلسلة ومتوازية لتشكيل حزمة بطارية.
تستخدم أطراف البطارية عمومًا الألومنيوم للقطب الموجب والنحاس للقطب السالب، وعادةً ما تستخدم هيكلًا مثبتًا بمسامير برشام. بعد اكتمال التثبيت، يتم إجراء اللحام، وعادةً ما تكون دائرة بقطر 8 مم. عند اللحام، طالما تم استيفاء قوة الشد والخصائص الموصلة لمتطلبات التصميم، يفضل استخدام ليزر الألياف أو ليزر اللحام الهجين بجودة شعاع جيدة وتوزيع طاقة موحد. استخدم ليزر الألياف أو ليزر اللحام الهجين للحام. يمكنه تحقيق استقرار لحام هيكل الألومنيوم والألومنيوم ولحام هيكل النحاس والنحاس للأطراف الكهربائية، وتقليل التناثر، وبالتالي تحسين إنتاج اللحام.
3. لحام تمديد علامة التبويب
ورقة تمديد علامة التبويب هي مكون رئيسي يربط بين غطاء البطارية ولفافة هلام البطارية. يجب أيضًا مراعاة متطلبات التيار الزائد والقوة والرذاذ المنخفض للبطارية. لذلك، أثناء عملية اللحام بالغطاء، يجب أن يكون هناك عرض لحام كافٍ، ومن الضروري التأكد من عدم سقوط أي جزيئات على لفافة هلام البطارية لتجنب حدوث ماس كهربائي للبطارية. النحاس، باعتباره مادة القطب السالب، هو مادة عاكسة عالية مع معدل امتصاص منخفض ويتطلب كثافة طاقة أعلى أثناء اللحام.
4. لحام علب الختم
تشمل مواد غلاف بطاريات الطاقة سبائك الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ. من بينها، يتم استخدام سبائك الألومنيوم بشكل أكبر، ويستخدم القليل منها الألومنيوم النقي. الفولاذ المقاوم للصدأ هو المادة ذات أفضل قابلية لحام بالليزر، وخاصة الفولاذ المقاوم للصدأ 304. سواء باستخدام الليزر النبضي أو المستمر، يمكن الحصول على لحامات ذات مظهر وأداء جيدين. يمكن أن يؤدي استخدام الليزر المستمر في لحام بطاريات الليثيوم ذات الغلاف الرقيق إلى زيادة الكفاءة بمقدار 5 إلى 10 مرات، كما أن المظهر وخصائص الختم أفضل. الآن، من أجل متابعة سرعة لحام أسرع ومظهر أكثر تناسقًا، بدأت معظم الشركات في استخدام اللحام الهجين ونقطة الضوء الحلقية لاستبدال اللحام أحادي الألياف منخفض السرعة السابق. في الوقت الحاضر، وصلت سرعة اللحام لخطوط الإنتاج الضخم لمعظم الشركات إلى 200 مم/ثانية. بالنسبة لخطوط لحام الألياف الضوئية منخفضة السرعة لبعض الشركات المصنعة، من أجل ضمان استقرار خرز اللحام، فإن سرعة الإنتاج الضخم العامة هي 70 مم/ثانية.
5. لحام مسمار الختم
تأتي مسامير الختم (أغطية فتحات التعبئة) أيضًا بأشكال عديدة، ويكون شكلها عادةً غطاءً دائريًا بقطر 8 مم وسمك حوالي 0.9 مم. المتطلب الأساسي للحام هو أن تصل قيمة تحمل الضغط إلى 1.1 ميجا باسكال، ويجب ألا تكون هناك ثقوب دقيقة أو شقوق أو نقاط انفجار. كآخر عملية لحام لخلايا البطارية، فإن إنتاج لحام مسامير الختم مهم بشكل خاص. نظرًا لوجود إلكتروليت متبقي أثناء لحام مسامير الختم، ستحدث عيوب مثل نقاط الانفجار والثقوب الدقيقة. الطريقة الرئيسية لقمع هذه العيوب هي تقليل مدخلات الحرارة. يمكن أن يؤدي استخدام اللحام بالليزر إلى تحسين الاستقرار والتوافق بشكل كبير، وبالتالي تحسين معدل العائد بشكل كبير.
6. حزمة لحام قضبان التوصيل
يمكن فهم وحدة البطارية على أنها مزيج من خلايا أيون الليثيوم المتصلة على التوالي وبالتوازي، مع جهاز مراقبة وإدارة بطارية واحد مثبت. غالبًا ما يحدد التصميم الهيكلي لوحدة البطارية أداء وسلامة حزمة البطارية. يجب أن يدعم هيكلها خلايا البطارية ويثبتها ويحميها. في الوقت نفسه، ستكون كيفية تلبية متطلبات التيار الزائد، وتوحيد التيار، وكيفية التحكم في درجة حرارة الخلية، وما إذا كان يمكن قطع الطاقة في حالة حدوث تشوهات خطيرة لتجنب التفاعلات المتسلسلة، وما إلى ذلك، كلها معايير للحكم على جودة وحدات البطارية. نظرًا لأن اللحام بالليزر بين النحاس والألمنيوم يميل إلى تكوين مركبات هشة لا يمكنها تلبية متطلبات الاستخدام، فعادةً ما يتم استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية. بالإضافة إلى ذلك، يتم لحام النحاس والنحاس والألمنيوم والألمنيوم بالليزر بشكل عام. في الوقت نفسه، نظرًا لأن كل من النحاس والألمنيوم يوصلان الحرارة بسرعة كبيرة ولديهما انعكاس ليزر عالي جدًا، وسمك ورقة تمديد اللسان كبير نسبيًا، يلزم ليزر عالي الطاقة لتحقيق اللحام.
