એલ્યુમિનિયમ શેલ બેટરી માટે લેસર વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજીનું વિગતવાર વર્ણન

ચોરસ એલ્યુમિનિયમ શેલ લિથિયમ બેટરીમાં સરળ માળખું, સારી અસર પ્રતિકાર, ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા અને મોટી કોષ ક્ષમતા જેવા ઘણા ફાયદા છે. તેઓ હંમેશા સ્થાનિક લિથિયમ બેટરી ઉત્પાદન અને વિકાસની મુખ્ય દિશા રહ્યા છે, જે બજારના 40% થી વધુ હિસ્સો ધરાવે છે.

ચોરસ એલ્યુમિનિયમ શેલ લિથિયમ બેટરીની રચના આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે છે, જે બેટરી કોર (પોઝિટિવ અને નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ શીટ્સ, સેપરેટર), ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, શેલ, ટોપ કવર અને અન્ય ઘટકોથી બનેલી છે.

ચોરસ એલ્યુમિનિયમ શેલ લિથિયમ બેટરી માળખું

ચોરસ એલ્યુમિનિયમ શેલ લિથિયમ બેટરીના ઉત્પાદન અને એસેમ્બલી પ્રક્રિયા દરમિયાન, મોટી સંખ્યામાંલેસર વેલ્ડીંગપ્રક્રિયાઓ જરૂરી છે, જેમ કે: બેટરી કોષો અને કવર પ્લેટોના સોફ્ટ કનેક્શનનું વેલ્ડીંગ, કવર પ્લેટ સીલિંગ વેલ્ડીંગ, સીલિંગ નેઇલ વેલ્ડીંગ, વગેરે. પ્રિઝમેટિક પાવર બેટરી માટે લેસર વેલ્ડીંગ મુખ્ય વેલ્ડીંગ પદ્ધતિ છે. તેની ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા, સારી પાવર સ્થિરતા, ઉચ્ચ વેલ્ડીંગ ચોકસાઇ, સરળ વ્યવસ્થિત એકીકરણ અને અન્ય ઘણા ફાયદાઓને કારણે,લેસર વેલ્ડીંગપ્રિઝમેટિક એલ્યુમિનિયમ શેલ લિથિયમ બેટરીના ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં અનિવાર્ય ભૂમિકા.

મેવેન 4-એક્સિસ ઓટોમેટિક ગેલ્વેનોમીટર પ્લેટફોર્મફાઇબર લેસર વેલ્ડીંગ મશીન

ચોરસ એલ્યુમિનિયમ શેલ બેટરીમાં ટોપ કવર સીલનો વેલ્ડીંગ સીમ સૌથી લાંબો વેલ્ડીંગ સીમ છે, અને તે વેલ્ડીંગ સીમ પણ છે જે વેલ્ડીંગ કરવામાં સૌથી લાંબો સમય લે છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, લિથિયમ બેટરી ઉત્પાદન ઉદ્યોગ ઝડપથી વિકસિત થયો છે, અને ટોપ કવર સીલિંગ લેસર વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા ટેકનોલોજી અને તેની સાધનો ટેકનોલોજી પણ ઝડપથી વિકસિત થઈ છે. સાધનોની વિવિધ વેલ્ડીંગ ગતિ અને કામગીરીના આધારે, અમે ટોપ કવર લેસર વેલ્ડીંગ સાધનો અને પ્રક્રિયાઓને આશરે ત્રણ યુગમાં વિભાજીત કરીએ છીએ. તે 1.0 યુગ (2015-2017) વેલ્ડીંગ ગતિ <100mm/s સાથે, 2.0 યુગ (2017-2018) 100-200mm/s સાથે, અને 3.0 યુગ (2019-) 200-300mm/s સાથે છે. નીચેના યુગના માર્ગ પર ટેકનોલોજીના વિકાસનો પરિચય કરાવશે:

૧. ટોપ કવર લેસર વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજીનો ૧.૦ યુગ

વેલ્ડીંગ ઝડપ＜૧૦૦ મીમી/સેકન્ડ

2015 થી 2017 સુધી, સ્થાનિક નવી ઉર્જા વાહનો નીતિઓ દ્વારા ચલાવવામાં આવતા વિસ્ફોટ થવા લાગ્યા, અને પાવર બેટરી ઉદ્યોગનો વિસ્તાર થવા લાગ્યો. જો કે, સ્થાનિક સાહસોના ટેકનોલોજી સંચય અને પ્રતિભા ભંડાર હજુ પણ પ્રમાણમાં નાના છે. સંબંધિત બેટરી ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ અને સાધનો ટેકનોલોજી પણ તેમના બાળપણમાં છે, અને સાધનો ઓટોમેશનની ડિગ્રી પ્રમાણમાં ઓછી છે, સાધનો ઉત્પાદકોએ પાવર બેટરી ઉત્પાદન પર ધ્યાન આપવાનું અને સંશોધન અને વિકાસમાં રોકાણ વધારવાનું શરૂ કર્યું છે. આ તબક્કે, ચોરસ બેટરી લેસર સીલિંગ સાધનો માટે ઉદ્યોગની ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા આવશ્યકતાઓ સામાન્ય રીતે 6-10PPM હોય છે. સાધનો સોલ્યુશન સામાન્ય રીતે 1kw ફાઇબર લેસરનો ઉપયોગ કરે છે જે સામાન્ય દ્વારા ઉત્સર્જન કરે છે.લેસર વેલ્ડીંગ હેડ(ચિત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે), અને વેલ્ડીંગ હેડ સર્વો પ્લેટફોર્મ મોટર અથવા રેખીય મોટર દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે. હલનચલન અને વેલ્ડીંગ, વેલ્ડીંગની ઝડપ 50-100mm/s.

બેટરી કોર ટોપ કવરને વેલ્ડ કરવા માટે 1kw લેસરનો ઉપયોગ કરવો

માંલેસર વેલ્ડીંગપ્રક્રિયામાં, પ્રમાણમાં ઓછી વેલ્ડીંગ ગતિ અને વેલ્ડના પ્રમાણમાં લાંબા થર્મલ ચક્ર સમયને કારણે, પીગળેલા પૂલમાં વહેવા અને ઘન થવા માટે પૂરતો સમય હોય છે, અને રક્ષણાત્મક ગેસ પીગળેલા પૂલને વધુ સારી રીતે ઢાંકી શકે છે, જેનાથી સરળ અને સંપૂર્ણ સપાટી મેળવવાનું સરળ બને છે, નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે સારી સુસંગતતા સાથે વેલ્ડ થાય છે.

ટોચના કવરના ઓછી ગતિના વેલ્ડીંગ માટે વેલ્ડ સીમ બનાવવી

સાધનોની દ્રષ્ટિએ, ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા ઊંચી ન હોવા છતાં, સાધનોનું માળખું પ્રમાણમાં સરળ છે, સ્થિરતા સારી છે, અને સાધનોની કિંમત ઓછી છે, જે આ તબક્કે ઉદ્યોગ વિકાસની જરૂરિયાતોને સારી રીતે પૂર્ણ કરે છે અને અનુગામી તકનીકી વિકાસ માટે પાયો નાખે છે.

જોકે ટોપ કવર સીલિંગ વેલ્ડીંગ 1.0 યુગમાં સરળ સાધનો સોલ્યુશન, ઓછી કિંમત અને સારી સ્થિરતાના ફાયદા છે. પરંતુ તેની અંતર્ગત મર્યાદાઓ પણ ખૂબ જ સ્પષ્ટ છે. સાધનોની દ્રષ્ટિએ, મોટર ડ્રાઇવિંગ ક્ષમતા વધુ ઝડપ વધારવાની માંગને પૂર્ણ કરી શકતી નથી; ટેકનોલોજીની દ્રષ્ટિએ, ફક્ત વેલ્ડીંગ ગતિ અને લેસર પાવર આઉટપુટને વધુ ઝડપી બનાવવાથી વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયામાં અસ્થિરતા અને ઉપજમાં ઘટાડો થશે: ઝડપમાં વધારો વેલ્ડીંગ થર્મલ ચક્ર સમયને ટૂંકો કરે છે, અને ધાતુ ગલન પ્રક્રિયા વધુ તીવ્ર બને છે, સ્પાટર વધે છે, અશુદ્ધિઓ માટે અનુકૂલનક્ષમતા વધુ ખરાબ થશે, અને સ્પાટર છિદ્રો બનવાની શક્યતા વધુ હોય છે. તે જ સમયે, પીગળેલા પૂલનો ઘનકરણ સમય ટૂંકો થાય છે, જેના કારણે વેલ્ડ સપાટી ખરબચડી થશે અને સુસંગતતા ઓછી થશે. જ્યારે લેસર સ્પોટ નાનો હોય છે, ત્યારે ગરમીનું ઇનપુટ મોટું હોતું નથી અને સ્પાટર ઘટાડી શકાય છે, પરંતુ વેલ્ડનો ઊંડાઈ-થી-પહોળાઈ ગુણોત્તર મોટો હોય છે અને વેલ્ડ પહોળાઈ પૂરતી હોતી નથી; જ્યારે લેસર સ્પોટ મોટું હોય છે, ત્યારે વેલ્ડની પહોળાઈ વધારવા માટે મોટી લેસર પાવર ઇનપુટ કરવાની જરૂર પડે છે. મોટું, પરંતુ તે જ સમયે તે વેલ્ડીંગ સ્પાટરમાં વધારો અને વેલ્ડની નબળી સપાટી બનાવવાની ગુણવત્તા તરફ દોરી જશે. આ તબક્કે તકનીકી સ્તરે, વધુ ગતિ વધારવાનો અર્થ એ છે કે કાર્યક્ષમતા માટે ઉપજનું વિનિમય કરવું આવશ્યક છે, અને સાધનો અને પ્રક્રિયા તકનીક માટેની અપગ્રેડ આવશ્યકતાઓ ઉદ્યોગની માંગ બની ગઈ છે.

૨. ટોપ કવરનો ૨.૦ યુગલેસર વેલ્ડીંગટેકનોલોજી

વેલ્ડીંગ ગતિ 200 મીમી/સેકન્ડ

2016 માં, ચીનમાં ઓટોમોબાઈલ પાવર બેટરીની સ્થાપિત ક્ષમતા આશરે 30.8GWh હતી, 2017 માં તે આશરે 36GWh હતી, અને 2018 માં, વધુ વિસ્ફોટમાં, સ્થાપિત ક્ષમતા 57GWh સુધી પહોંચી, જે વાર્ષિક ધોરણે 57% નો વધારો છે. નવી ઉર્જા પેસેન્જર વાહનોએ પણ લગભગ એક મિલિયન ઉત્પાદન કર્યું, જે વાર્ષિક ધોરણે 80.7% નો વધારો છે. સ્થાપિત ક્ષમતામાં વિસ્ફોટ પાછળ લિથિયમ બેટરી ઉત્પાદન ક્ષમતાનું પ્રકાશન છે. નવી ઉર્જા પેસેન્જર વાહન બેટરીઓ સ્થાપિત ક્ષમતાના 50% થી વધુ હિસ્સો ધરાવે છે, જેનો અર્થ એ પણ છે કે બેટરી પ્રદર્શન અને ગુણવત્તા માટેની ઉદ્યોગની આવશ્યકતાઓ વધુને વધુ કડક બનશે, અને ઉત્પાદન સાધનો તકનીક અને પ્રક્રિયા તકનીકમાં તેની સાથેના સુધારાઓ પણ એક નવા યુગમાં પ્રવેશ્યા છે: સિંગલ-લાઇન ઉત્પાદન ક્ષમતા જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે, ટોપ કવર લેસર વેલ્ડીંગ સાધનોની ઉત્પાદન ક્ષમતા 15-20PPM સુધી વધારવાની જરૂર છે, અને તેનીલેસર વેલ્ડીંગગતિ 150-200mm/s સુધી પહોંચવી જરૂરી છે. તેથી, ડ્રાઇવ મોટર્સના સંદર્ભમાં, વિવિધ સાધનો ઉત્પાદકોએ રેખીય મોટર પ્લેટફોર્મને અપગ્રેડ કર્યું છે જેથી તેની ગતિ પદ્ધતિ લંબચોરસ ટ્રેજેક્ટરી 200mm/s સમાન ગતિ વેલ્ડીંગ માટે ગતિ પ્રદર્શન આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે; જો કે, હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગ હેઠળ વેલ્ડીંગ ગુણવત્તા કેવી રીતે સુનિશ્ચિત કરવી તે માટે વધુ પ્રક્રિયા સફળતાઓની જરૂર છે, અને ઉદ્યોગમાં કંપનીઓએ ઘણા સંશોધન અને અભ્યાસો હાથ ધર્યા છે: 1.0 યુગની તુલનામાં, 2.0 યુગમાં હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગ દ્વારા સામનો કરવામાં આવતી સમસ્યા એ છે: સામાન્ય વેલ્ડીંગ હેડ દ્વારા સિંગલ પોઇન્ટ પ્રકાશ સ્ત્રોત આઉટપુટ કરવા માટે સામાન્ય ફાઇબર લેસરનો ઉપયોગ કરીને, પસંદગી 200mm/s જરૂરિયાતને પૂર્ણ કરવી મુશ્કેલ છે.

મૂળ ટેકનિકલ સોલ્યુશનમાં, વેલ્ડીંગ ફોર્મિંગ ઇફેક્ટને ફક્ત વિકલ્પો ગોઠવીને, સ્પોટ સાઈઝને સમાયોજિત કરીને અને લેસર પાવર જેવા મૂળભૂત પરિમાણોને સમાયોજિત કરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે: નાના સ્પોટ સાથે રૂપરેખાંકનનો ઉપયોગ કરતી વખતે, વેલ્ડીંગ પૂલનો કીહોલ નાનો હશે, પૂલનો આકાર અસ્થિર હશે, અને વેલ્ડીંગ અસ્થિર બનશે. સીમ ફ્યુઝન પહોળાઈ પણ પ્રમાણમાં નાની છે; મોટા લાઇટ સ્પોટ સાથે રૂપરેખાંકનનો ઉપયોગ કરતી વખતે, કીહોલ વધશે, પરંતુ વેલ્ડીંગ પાવર નોંધપાત્ર રીતે વધશે, અને સ્પાટર અને બ્લાસ્ટ હોલ રેટ નોંધપાત્ર રીતે વધશે.

સૈદ્ધાંતિક રીતે, જો તમે હાઇ-સ્પીડની વેલ્ડ રચના અસર સુનિશ્ચિત કરવા માંગતા હોલેસર વેલ્ડીંગટોચના કવર માટે, તમારે નીચેની આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવાની જરૂર છે:

① વેલ્ડીંગ સીમની પહોળાઈ પૂરતી છે અને વેલ્ડીંગ સીમની ઊંડાઈ-થી-પહોળાઈનો ગુણોત્તર યોગ્ય છે, જેના માટે પ્રકાશ સ્ત્રોતની ગરમી ક્રિયા શ્રેણી પૂરતી મોટી હોવી જરૂરી છે અને વેલ્ડીંગ લાઇન ઊર્જા વાજબી શ્રેણીમાં હોવી જોઈએ;

② વેલ્ડ સરળ છે, જેના માટે વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન વેલ્ડનો થર્મલ ચક્ર સમય પૂરતો લાંબો હોવો જરૂરી છે જેથી પીગળેલા પૂલમાં પૂરતી પ્રવાહીતા હોય, અને વેલ્ડ રક્ષણાત્મક ગેસના રક્ષણ હેઠળ સરળ ધાતુના વેલ્ડમાં ઘન બને;

③ વેલ્ડ સીમમાં સારી સુસંગતતા અને થોડા છિદ્રો અને છિદ્રો હોય છે. આ માટે જરૂરી છે કે વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, લેસર વર્કપીસ પર સ્થિર રીતે કાર્ય કરે, અને ઉચ્ચ-ઊર્જા બીમ પ્લાઝ્મા સતત ઉત્પન્ન થાય અને પીગળેલા પૂલની અંદર કાર્ય કરે. પીગળેલા પૂલ પ્લાઝ્મા પ્રતિક્રિયા બળ હેઠળ "કી" ઉત્પન્ન કરે છે. "છિદ્ર", કીહોલ પૂરતો મોટો અને પૂરતો સ્થિર હોય છે, જેથી ઉત્પન્ન થયેલ ધાતુના વરાળ અને પ્લાઝ્મા બહાર કાઢવા અને ધાતુના ટીપાં બહાર કાઢવામાં સરળ નથી, જેનાથી છાંટા પડે છે, અને કીહોલની આસપાસ પીગળેલા પૂલ તૂટી પડવા અને ગેસનો સમાવેશ કરવો સરળ નથી. જો વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન વિદેશી વસ્તુઓ બાળી નાખવામાં આવે અને વાયુઓ વિસ્ફોટક રીતે મુક્ત થાય, તો પણ મોટો કીહોલ વિસ્ફોટક વાયુઓના પ્રકાશન માટે વધુ અનુકૂળ છે અને ધાતુના છાંટા અને છિદ્રો ઘટાડે છે.

ઉપરોક્ત મુદ્દાઓના જવાબમાં, ઉદ્યોગમાં બેટરી ઉત્પાદક કંપનીઓ અને સાધનો ઉત્પાદક કંપનીઓએ વિવિધ પ્રયાસો અને પ્રથાઓ કરી છે: જાપાનમાં દાયકાઓથી લિથિયમ બેટરી ઉત્પાદન વિકસાવવામાં આવ્યું છે, અને સંબંધિત ઉત્પાદન તકનીકોએ આગેવાની લીધી છે.

2004 માં, જ્યારે ફાઇબર લેસર ટેકનોલોજીનો વ્યાપકપણે વ્યાપારી ઉપયોગ થયો ન હતો, ત્યારે પેનાસોનિકે મિશ્ર આઉટપુટ માટે LD સેમિકન્ડક્ટર લેસરો અને પલ્સ લેમ્પ-પમ્પ્ડ YAG લેસરોનો ઉપયોગ કર્યો હતો (આ યોજના નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવી છે).

મલ્ટિ-લેસર હાઇબ્રિડ વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજી અને વેલ્ડીંગ હેડ સ્ટ્રક્ચરનો સ્કીમ ડાયાગ્રામ

સ્પંદિત દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ઉચ્ચ-શક્તિ ઘનતા પ્રકાશ સ્થળYAG લેસરનાના સ્પોટ સાથે વર્કપીસ પર કાર્ય કરવા માટે વેલ્ડીંગ છિદ્રો ઉત્પન્ન કરવા માટે કાર્ય કરવામાં આવે છે જેથી પૂરતું વેલ્ડીંગ પ્રવેશ મળે. તે જ સમયે, LD સેમિકન્ડક્ટર લેસરનો ઉપયોગ વર્કપીસને પહેલાથી ગરમ કરવા અને વેલ્ડ કરવા માટે CW સતત લેસર પ્રદાન કરવા માટે થાય છે. વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન પીગળેલા પૂલ મોટા વેલ્ડીંગ છિદ્રો મેળવવા માટે વધુ ઊર્જા પૂરી પાડે છે, વેલ્ડીંગ સીમની પહોળાઈ વધારે છે અને વેલ્ડીંગ છિદ્રોનો બંધ થવાનો સમય લંબાય છે, જે પીગળેલા પૂલમાં ગેસને બહાર નીકળવામાં મદદ કરે છે અને વેલ્ડીંગ સીમની છિદ્રાળુતા ઘટાડે છે, જેમ નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે.

હાઇબ્રિડનું યોજનાકીય આકૃતિલેસર વેલ્ડીંગ

આ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને,YAG લેસરોઅને માત્ર થોડાક સો વોટ પાવર ધરાવતા LD લેસરોનો ઉપયોગ 80mm/s ની ઊંચી ઝડપે પાતળા લિથિયમ બેટરી કેસને વેલ્ડ કરવા માટે કરી શકાય છે. વેલ્ડીંગ અસર આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે છે.

વિવિધ પ્રક્રિયા પરિમાણો હેઠળ વેલ્ડ મોર્ફોલોજી

ફાઇબર લેસરોના વિકાસ અને ઉદય સાથે, સારી બીમ ગુણવત્તા, ઉચ્ચ ફોટોઇલેક્ટ્રિક રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા, લાંબુ જીવન, સરળ જાળવણી અને ઉચ્ચ શક્તિ જેવા તેમના ઘણા ફાયદાઓને કારણે ફાઇબર લેસરોએ ધીમે ધીમે લેસર મેટલ પ્રોસેસિંગમાં પલ્સ્ડ YAG લેસરોનું સ્થાન લીધું છે.

તેથી, ઉપરોક્ત લેસર હાઇબ્રિડ વેલ્ડીંગ સોલ્યુશનમાં લેસર સંયોજન ફાઇબર લેસર + LD સેમિકન્ડક્ટર લેસરમાં વિકસિત થયું છે, અને લેસર પણ ખાસ પ્રોસેસિંગ હેડ દ્વારા કોએક્ષિયલી આઉટપુટ થાય છે (વેલ્ડીંગ હેડ આકૃતિ 7 માં બતાવેલ છે). વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, લેસર ક્રિયા પદ્ધતિ સમાન હોય છે.

સંયુક્ત લેસર વેલ્ડીંગ જોઈન્ટ

આ યોજનામાં, સ્પંદિતYAG લેસરતેને ફાઇબર લેસર દ્વારા બદલવામાં આવે છે જેમાં સારી બીમ ગુણવત્તા, વધુ શક્તિ અને સતત આઉટપુટ હોય છે, જે વેલ્ડીંગની ગતિમાં ઘણો વધારો કરે છે અને સારી વેલ્ડીંગ ગુણવત્તા મેળવે છે (વેલ્ડીંગ અસર આકૃતિ 8 માં બતાવવામાં આવી છે). આ યોજના પણ તેથી, કેટલાક ગ્રાહકો દ્વારા તેને પસંદ કરવામાં આવે છે. હાલમાં, આ સોલ્યુશનનો ઉપયોગ પાવર બેટરી ટોપ કવર સીલિંગ વેલ્ડીંગના ઉત્પાદનમાં કરવામાં આવે છે, અને તે 200mm/s ની વેલ્ડીંગ ગતિ સુધી પહોંચી શકે છે.

હાઇબ્રિડ લેસર વેલ્ડીંગ દ્વારા ટોપ કવર વેલ્ડનો દેખાવ

જોકે ડ્યુઅલ-વેવલન્થ લેસર વેલ્ડીંગ સોલ્યુશન હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગની વેલ્ડ સ્થિરતાને હલ કરે છે અને બેટરી સેલ ટોપ કવરના હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગની વેલ્ડ ગુણવત્તાની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે, તેમ છતાં સાધનો અને પ્રક્રિયાના દ્રષ્ટિકોણથી આ સોલ્યુશનમાં હજુ પણ કેટલીક સમસ્યાઓ છે.

સૌ પ્રથમ, આ સોલ્યુશનના હાર્ડવેર ઘટકો પ્રમાણમાં જટિલ છે, જેમાં બે અલગ અલગ પ્રકારના લેસર અને ખાસ ડ્યુઅલ-વેવલન્થ લેસર વેલ્ડીંગ સાંધાનો ઉપયોગ જરૂરી છે, જે સાધનોના રોકાણ ખર્ચમાં વધારો કરે છે, સાધનોની જાળવણીમાં મુશ્કેલી વધારે છે અને સંભવિત સાધનોની નિષ્ફળતાના બિંદુઓમાં વધારો કરે છે;

બીજું, દ્વિ-તરંગલંબાઇલેસર વેલ્ડીંગવપરાયેલ સાંધામાં લેન્સના બહુવિધ સેટ હોય છે (આકૃતિ 4 જુઓ). પાવર લોસ સામાન્ય વેલ્ડીંગ સાંધા કરતા વધારે હોય છે, અને ડ્યુઅલ-વેવલન્થ લેસરના કોએક્સિયલ આઉટપુટને સુનિશ્ચિત કરવા માટે લેન્સની સ્થિતિને યોગ્ય સ્થિતિમાં ગોઠવવાની જરૂર છે. અને ફિક્સ્ડ ફોકલ પ્લેન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીને, લાંબા ગાળાના હાઇ-સ્પીડ ઓપરેશન, લેન્સની સ્થિતિ ઢીલી થઈ શકે છે, જેના કારણે ઓપ્ટિકલ પાથમાં ફેરફાર થાય છે અને વેલ્ડીંગ ગુણવત્તાને અસર થાય છે, જેના માટે મેન્યુઅલ ફરીથી ગોઠવણની જરૂર પડે છે;

ત્રીજું, વેલ્ડીંગ દરમિયાન, લેસર પ્રતિબિંબ ગંભીર હોય છે અને તે સરળતાથી સાધનો અને ઘટકોને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. ખાસ કરીને ખામીયુક્ત ઉત્પાદનોનું સમારકામ કરતી વખતે, સરળ વેલ્ડ સપાટી મોટી માત્રામાં લેસર પ્રકાશને પ્રતિબિંબિત કરે છે, જે સરળતાથી લેસર એલાર્મનું કારણ બની શકે છે, અને સમારકામ માટે પ્રોસેસિંગ પરિમાણોને સમાયોજિત કરવાની જરૂર છે.

ઉપરોક્ત સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે, આપણે અન્વેષણ કરવાનો બીજો રસ્તો શોધવો પડશે. 2017-2018 માં, અમે ઉચ્ચ-આવર્તન સ્વિંગનો અભ્યાસ કર્યોલેસર વેલ્ડીંગબેટરી ટોપ કવરની ટેકનોલોજી અને તેને ઉત્પાદન એપ્લિકેશનમાં પ્રોત્સાહન આપ્યું. લેસર બીમ હાઇ-ફ્રિકવન્સી સ્વિંગ વેલ્ડીંગ (ત્યારબાદ સ્વિંગ વેલ્ડીંગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) એ 200mm/s ની બીજી વર્તમાન હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા છે.

હાઇબ્રિડ લેસર વેલ્ડીંગ સોલ્યુશનની તુલનામાં, આ સોલ્યુશનના હાર્ડવેર ભાગમાં ફક્ત એક સામાન્ય ફાઇબર લેસર અને ઓસીલેટીંગ લેસર વેલ્ડીંગ હેડની જરૂર પડે છે.

વોબલ વોબલ વેલ્ડીંગ હેડ

વેલ્ડીંગ હેડની અંદર એક મોટર-સંચાલિત પ્રતિબિંબીત લેન્સ છે, જે ડિઝાઇન કરેલા ટ્રેજેક્ટરી પ્રકાર (સામાન્ય રીતે ગોળાકાર, S-આકારનું, 8-આકારનું, વગેરે), સ્વિંગ કંપનવિસ્તાર અને આવર્તન અનુસાર લેસરને સ્વિંગ કરવા માટે નિયંત્રિત કરવા માટે પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે. વિવિધ સ્વિંગ પરિમાણો વેલ્ડીંગ ક્રોસ સેક્શનને વિવિધ આકાર અને વિવિધ કદમાં બનાવી શકે છે.

વિવિધ સ્વિંગ ટ્રેજેક્ટોરીઝ હેઠળ મેળવેલ વેલ્ડ્સ

હાઇ-ફ્રીક્વન્સી સ્વિંગ વેલ્ડીંગ હેડને વર્કપીસ વચ્ચેના ગેપ સાથે વેલ્ડ કરવા માટે રેખીય મોટર દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે. સેલ શેલની દિવાલની જાડાઈ અનુસાર, યોગ્ય સ્વિંગ ટ્રેજેક્ટરી પ્રકાર અને કંપનવિસ્તાર પસંદ કરવામાં આવે છે. વેલ્ડીંગ દરમિયાન, સ્ટેટિક લેસર બીમ ફક્ત V-આકારના વેલ્ડ ક્રોસ સેક્શન બનાવશે. જો કે, સ્વિંગ વેલ્ડીંગ હેડ દ્વારા ચલાવવામાં આવતા, બીમ સ્પોટ ફોકલ પ્લેન પર ઊંચી ઝડપે સ્વિંગ કરે છે, જે ગતિશીલ અને ફરતી વેલ્ડીંગ કીહોલ બનાવે છે, જે યોગ્ય વેલ્ડ ઊંડાઈ-થી-પહોળાઈ ગુણોત્તર મેળવી શકે છે;

ફરતું વેલ્ડિંગ કીહોલ વેલ્ડને હલાવશે. એક તરફ, તે ગેસને બહાર કાઢવામાં મદદ કરે છે અને વેલ્ડ છિદ્રોને ઘટાડે છે, અને વેલ્ડ વિસ્ફોટ બિંદુમાં પિનહોલ્સના સમારકામ પર ચોક્કસ અસર કરે છે (આકૃતિ 12 જુઓ). બીજી તરફ, વેલ્ડ મેટલને વ્યવસ્થિત રીતે ગરમ અને ઠંડુ કરવામાં આવે છે. પરિભ્રમણ વેલ્ડની સપાટીને નિયમિત અને વ્યવસ્થિત ફિશ સ્કેલ પેટર્ન બનાવે છે.

સ્વિંગ વેલ્ડીંગ સીમ બનાવવી

વિવિધ સ્વિંગ પરિમાણો હેઠળ પેઇન્ટ દૂષણ માટે વેલ્ડ્સની અનુકૂલનક્ષમતા

ઉપરોક્ત મુદ્દાઓ ટોચના કવરના હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગ માટે ત્રણ મૂળભૂત ગુણવત્તા આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે છે. આ સોલ્યુશનના અન્ય ફાયદા છે:

① મોટાભાગની લેસર પાવર ડાયનેમિક કીહોલમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવતી હોવાથી, બાહ્ય સ્કેટર્ડ લેસર ઓછું થાય છે, તેથી ફક્ત ઓછી લેસર પાવરની જરૂર પડે છે, અને વેલ્ડીંગ હીટ ઇનપુટ પ્રમાણમાં ઓછું હોય છે (કમ્પોઝિટ વેલ્ડીંગ કરતા 30% ઓછું), જે સાધનોના નુકસાન અને ઉર્જા નુકશાનને ઘટાડે છે;

② સ્વિંગ વેલ્ડીંગ પદ્ધતિ વર્કપીસની એસેમ્બલી ગુણવત્તા માટે ઉચ્ચ અનુકૂલનક્ષમતા ધરાવે છે અને એસેમ્બલી સ્ટેપ્સ જેવી સમસ્યાઓને કારણે થતી ખામીઓને ઘટાડે છે;

③સ્વિંગ વેલ્ડીંગ પદ્ધતિ વેલ્ડ છિદ્રો પર મજબૂત સમારકામ અસર કરે છે, અને બેટરી કોર વેલ્ડ છિદ્રોને સુધારવા માટે આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવાનો ઉપજ દર અત્યંત ઊંચો છે;

④ સિસ્ટમ સરળ છે, અને સાધનોનું ડિબગીંગ અને જાળવણી સરળ છે.

૩. ટોપ કવર લેસર વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજીનો ૩.૦ યુગ

વેલ્ડીંગ ગતિ 300 મીમી/સેકન્ડ

નવી ઉર્જા સબસિડીમાં ઘટાડો ચાલુ હોવાથી, બેટરી ઉત્પાદન ઉદ્યોગની લગભગ સમગ્ર ઔદ્યોગિક શૃંખલા લાલ સમુદ્રમાં ડૂબી ગઈ છે. ઉદ્યોગ પણ ફેરબદલના સમયગાળામાં પ્રવેશી ગયો છે, અને સ્કેલ અને ટેકનોલોજીકલ ફાયદાઓ ધરાવતી અગ્રણી કંપનીઓનું પ્રમાણ વધુ વધ્યું છે. પરંતુ તે જ સમયે, "ગુણવત્તામાં સુધારો, ખર્ચ ઘટાડવો અને કાર્યક્ષમતા વધારવી" ઘણી કંપનીઓનો મુખ્ય વિષય બનશે.

ઓછી અથવા કોઈ સબસિડી ન હોવાના સમયગાળામાં, ફક્ત ટેકનોલોજીના પુનરાવર્તિત અપગ્રેડ્સ પ્રાપ્ત કરીને, ઉચ્ચ ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરીને, એક જ બેટરીનો ઉત્પાદન ખર્ચ ઘટાડીને અને ઉત્પાદનની ગુણવત્તામાં સુધારો કરીને આપણે સ્પર્ધામાં જીતવાની વધારાની તક મેળવી શકીએ છીએ.

હેન્સ લેસર બેટરી સેલ ટોપ કવર માટે હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજી પર સંશોધનમાં રોકાણ કરવાનું ચાલુ રાખે છે. ઉપર રજૂ કરાયેલી અનેક પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓ ઉપરાંત, તે બેટરી સેલ ટોપ કવર માટે વલયાકાર સ્પોટ લેસર વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજી અને ગેલ્વેનોમીટર લેસર વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજી જેવી અદ્યતન તકનીકોનો પણ અભ્યાસ કરે છે.

ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં વધુ સુધારો કરવા માટે, 300mm/s અને વધુ ઝડપે ટોપ કવર વેલ્ડીંગ ટેકનોલોજીનું અન્વેષણ કરો. હાનના લેસરે 2017-2018માં ગેલ્વેનોમીટર લેસર વેલ્ડીંગ સીલિંગ સ્કેનિંગનો અભ્યાસ કર્યો, ગેલ્વેનોમીટર વેલ્ડીંગ દરમિયાન વર્કપીસના મુશ્કેલ ગેસ સુરક્ષા અને નબળી વેલ્ડ સપાટી રચના અસરની તકનીકી મુશ્કેલીઓને તોડીને, અને 400-500mm/s પ્રાપ્ત કરી.લેસર વેલ્ડીંગસેલ ટોપ કવરનું. 26148 બેટરી માટે વેલ્ડીંગમાં ફક્ત 1 સેકન્ડ લાગે છે.

જોકે, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાને કારણે, કાર્યક્ષમતા સાથે મેળ ખાતા સહાયક ઉપકરણો વિકસાવવા અત્યંત મુશ્કેલ છે, અને સાધનોની કિંમત ઊંચી છે. તેથી, આ ઉકેલ માટે આગળ કોઈ વ્યાપારી એપ્લિકેશન વિકાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો ન હતો.

ના વધુ વિકાસ સાથેફાઇબર લેસરટેકનોલોજી, નવા હાઇ-પાવર ફાઇબર લેસરો લોન્ચ કરવામાં આવ્યા છે જે સીધા રિંગ-આકારના પ્રકાશ સ્થળોને આઉટપુટ કરી શકે છે. આ પ્રકારનું લેસર ખાસ મલ્ટી-લેયર ઓપ્ટિકલ ફાઇબર્સ દ્વારા પોઇન્ટ-રિંગ લેસર સ્થળોને આઉટપુટ કરી શકે છે, અને આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, સ્પોટ આકાર અને પાવર વિતરણને સમાયોજિત કરી શકાય છે.

વિવિધ સ્વિંગ ટ્રેજેક્ટોરીઝ હેઠળ મેળવેલ વેલ્ડ્સ

ગોઠવણ દ્વારા, લેસર પાવર ડેન્સિટી ડિસ્ટ્રિબ્યુશનને સ્પોટ-ડોનટ-ટોફેટ આકારમાં બનાવી શકાય છે. આ પ્રકારના લેસરને કોરોના નામ આપવામાં આવ્યું છે, જેમ કે આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે.

એડજસ્ટેબલ લેસર બીમ (અનુક્રમે: સેન્ટર લાઇટ, સેન્ટર લાઇટ + રિંગ લાઇટ, રિંગ લાઇટ, બે રિંગ લાઇટ)

2018 માં, એલ્યુમિનિયમ શેલ બેટરી સેલ ટોપ કવરના વેલ્ડીંગમાં આ પ્રકારના બહુવિધ લેસરોના ઉપયોગનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું, અને કોરોના લેસરના આધારે, બેટરી સેલ ટોપ કવરના લેસર વેલ્ડીંગ માટે 3.0 પ્રોસેસ ટેકનોલોજી સોલ્યુશન પર સંશોધન શરૂ કરવામાં આવ્યું હતું. જ્યારે કોરોના લેસર પોઈન્ટ-રિંગ મોડ આઉટપુટ કરે છે, ત્યારે તેના આઉટપુટ બીમની પાવર ડેન્સિટી ડિસ્ટ્રિબ્યુશન લાક્ષણિકતાઓ સેમિકન્ડક્ટર + ફાઇબર લેસરના સંયુક્ત આઉટપુટ જેવી જ હોય ​​છે.

વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ઉચ્ચ શક્તિ ઘનતા ધરાવતો કેન્દ્ર બિંદુ પ્રકાશ ઊંડા ઘૂંસપેંઠ વેલ્ડીંગ માટે કીહોલ બનાવે છે જેથી પૂરતું વેલ્ડીંગ પેનિટ્રેશન (હાઇબ્રિડ વેલ્ડીંગ સોલ્યુશનમાં ફાઇબર લેસરના આઉટપુટ જેવું જ) મળે, અને રીંગ લાઇટ વધુ ગરમી ઇનપુટ પ્રદાન કરે છે, કીહોલને મોટું કરે છે, કીહોલની ધાર પર પ્રવાહી ધાતુ પર ધાતુના વરાળ અને પ્લાઝ્માની અસર ઘટાડે છે, પરિણામી ધાતુના સ્પ્લેશને ઘટાડે છે, અને વેલ્ડના થર્મલ ચક્ર સમયને વધારે છે, પીગળેલા પૂલમાં ગેસને લાંબા સમય સુધી બહાર નીકળવામાં મદદ કરે છે, હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયાઓની સ્થિરતામાં સુધારો કરે છે (હાઇબ્રિડ વેલ્ડીંગ સોલ્યુશનમાં સેમિકન્ડક્ટર લેસરના આઉટપુટ જેવું જ).

પરીક્ષણમાં, અમે પાતળા-દિવાલોવાળી શેલ બેટરીઓનું વેલ્ડિંગ કર્યું અને જોયું કે વેલ્ડ કદની સુસંગતતા સારી હતી અને પ્રક્રિયા ક્ષમતા CPK સારી હતી, જેમ કે આકૃતિ 18 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.

0.8mm દિવાલની જાડાઈ સાથે બેટરી ટોપ કવર વેલ્ડીંગનો દેખાવ (વેલ્ડીંગ ગતિ 300mm/s)

હાર્ડવેરની દ્રષ્ટિએ, હાઇબ્રિડ વેલ્ડીંગ સોલ્યુશનથી વિપરીત, આ સોલ્યુશન સરળ છે અને તેને બે લેસર અથવા ખાસ હાઇબ્રિડ વેલ્ડીંગ હેડની જરૂર નથી. તેને ફક્ત એક સામાન્ય સામાન્ય હાઇ-પાવર લેસર વેલ્ડીંગ હેડની જરૂર છે (કારણ કે ફક્ત એક ઓપ્ટિકલ ફાઇબર એક જ તરંગલંબાઇ લેસર આઉટપુટ કરે છે, લેન્સનું માળખું સરળ છે, કોઈ ગોઠવણની જરૂર નથી, અને પાવર લોસ ઓછો છે), જે તેને ડીબગ અને જાળવણી કરવાનું સરળ બનાવે છે, અને સાધનોની સ્થિરતામાં ઘણો સુધારો થાય છે.

હાર્ડવેર સોલ્યુશનની સરળ સિસ્ટમ અને બેટરી સેલ ટોપ કવરની હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયા આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા ઉપરાંત, આ સોલ્યુશનના પ્રક્રિયા એપ્લિકેશનમાં અન્ય ફાયદા છે.

પરીક્ષણમાં, અમે બેટરી ટોપ કવરને 300mm/s ની ઊંચી ઝડપે વેલ્ડ કર્યું, અને હજુ પણ સારી વેલ્ડીંગ સીમ ફોર્મિંગ ઇફેક્ટ્સ પ્રાપ્ત કરી. વધુમાં, 0.4, 0.6 અને 0.8mm ની વિવિધ દિવાલ જાડાઈવાળા શેલો માટે, ફક્ત લેસર આઉટપુટ મોડને સમાયોજિત કરીને, સારી વેલ્ડીંગ કરી શકાય છે. જો કે, ડ્યુઅલ-વેવલન્થ લેસર હાઇબ્રિડ વેલ્ડીંગ સોલ્યુશન્સ માટે, વેલ્ડીંગ હેડ અથવા લેસરનું ઓપ્ટિકલ રૂપરેખાંકન બદલવું જરૂરી છે, જે વધુ સાધનો ખર્ચ અને ડિબગીંગ સમય ખર્ચ લાવશે.

તેથી, બિંદુ-રિંગ સ્થળલેસર વેલ્ડીંગસોલ્યુશન ફક્ત 300mm/s પર અલ્ટ્રા-હાઈ-સ્પીડ ટોપ કવર વેલ્ડીંગ પ્રાપ્ત કરી શકતું નથી અને પાવર બેટરીની ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે. બેટરી ઉત્પાદક કંપનીઓ કે જેમને વારંવાર મોડેલ ફેરફારોની જરૂર હોય છે, આ સોલ્યુશન સાધનો અને ઉત્પાદનોની ગુણવત્તામાં પણ ઘણો સુધારો કરી શકે છે. સુસંગતતા, મોડેલ ફેરફાર અને ડિબગીંગ સમય ટૂંકાવીને.

0.4mm દિવાલની જાડાઈ સાથે બેટરી ટોપ કવર વેલ્ડીંગનો દેખાવ (વેલ્ડીંગ ગતિ 300mm/s)

0.6mm દિવાલની જાડાઈ સાથે બેટરી ટોપ કવર વેલ્ડીંગનો દેખાવ (વેલ્ડીંગ ગતિ 300mm/s)

પાતળા-દિવાલ કોષ વેલ્ડીંગ માટે કોરોના લેસર વેલ્ડ પેનિટ્રેશન - પ્રક્રિયા ક્ષમતાઓ

ઉપરોક્ત કોરોના લેસર ઉપરાંત, AMB લેસરો અને ARM લેસરોમાં સમાન ઓપ્ટિકલ આઉટપુટ લાક્ષણિકતાઓ છે અને તેનો ઉપયોગ લેસર વેલ્ડ સ્પેટર સુધારવા, વેલ્ડ સપાટીની ગુણવત્તા સુધારવા અને હાઇ-સ્પીડ વેલ્ડીંગ સ્થિરતા સુધારવા જેવી સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે થઈ શકે છે.

4. સારાંશ

ઉપરોક્ત વિવિધ ઉકેલોનો ઉપયોગ સ્થાનિક અને વિદેશી લિથિયમ બેટરી ઉત્પાદક કંપનીઓ દ્વારા વાસ્તવિક ઉત્પાદનમાં થાય છે. વિવિધ ઉત્પાદન સમય અને વિવિધ તકનીકી પૃષ્ઠભૂમિને કારણે, ઉદ્યોગમાં વિવિધ પ્રક્રિયા ઉકેલોનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, પરંતુ કંપનીઓ પાસે કાર્યક્ષમતા અને ગુણવત્તા માટે ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ હોય છે. તેમાં સતત સુધારો થઈ રહ્યો છે, અને ટેકનોલોજીમાં મોખરે રહેલી કંપનીઓ દ્વારા ટૂંક સમયમાં વધુ નવી તકનીકો લાગુ કરવામાં આવશે.

ચીનનો નવો ઉર્જા બેટરી ઉદ્યોગ પ્રમાણમાં મોડો શરૂ થયો હતો અને રાષ્ટ્રીય નીતિઓના પ્રભાવ હેઠળ ઝડપથી વિકાસ પામ્યો છે. સમગ્ર ઉદ્યોગ શૃંખલાના સંયુક્ત પ્રયાસોથી સંબંધિત ટેકનોલોજીઓ આગળ વધતી રહી છે, અને ઉત્કૃષ્ટ આંતરરાષ્ટ્રીય કંપનીઓ સાથેનો તફાવત વ્યાપકપણે ઘટાડી રહી છે. સ્થાનિક લિથિયમ બેટરી સાધનો ઉત્પાદક તરીકે, માવેન સતત તેના પોતાના ફાયદાના ક્ષેત્રોની શોધ કરી રહ્યું છે, બેટરી પેક સાધનોના પુનરાવર્તિત અપગ્રેડમાં મદદ કરી રહ્યું છે, અને નવા ઉર્જા સંગ્રહ બેટરી મોડ્યુલ પેકના સ્વચાલિત ઉત્પાદન માટે વધુ સારા ઉકેલો પ્રદાન કરી રહ્યું છે.