पावर लिथियम बैटरी की निर्माण प्रक्रिया के दौरान वेल्डिंग विधियों और प्रक्रियाओं का उचित चयन सीधे बैटरी की लागत, गुणवत्ता, सुरक्षा और स्थिरता को प्रभावित करेगा।
1. लेजर वेल्डिंग सिद्धांत
फाइबर लेजर वेल्डिंग मशीन काम करने के लिए लेजर बीम की उत्कृष्ट दिशा और उच्च शक्ति घनत्व का उपयोग करती है। लेजर बीम को ऑप्टिकल सिस्टम के माध्यम से एक छोटे से क्षेत्र पर केंद्रित किया जाता है, जिससे वेल्डेड क्षेत्र में तेजी से एक अत्यधिक केंद्रित ताप स्रोत बनता है। क्षेत्र, ताकि वेल्ड की जाने वाली वस्तु पिघल जाए और एक मजबूत वेल्डिंग बिंदु और वेल्डिंग सीम बन जाए।
फाइबर लेजर वेल्डिंग मशीन
2. लेजर वेल्डिंग प्रकार
थर्मल कंडक्शन वेल्डिंग और डीप पेनेट्रेशन वेल्डिंग
लेज़र हीट कंडक्शन वेल्डिंग बनाने के लिए लेज़र पावर घनत्व 105~106w/㎝² है, और लेज़र डीप पेनेट्रेशन वेल्डिंग बनाने के लिए लेज़र पावर घनत्व 105~106w/㎝² है।
पेनेट्रेशन और सीम वेल्डिंग
पेनेट्रेशन वेल्डिंग: कनेक्टिंग टुकड़े को छिद्रित करने की आवश्यकता नहीं है, और प्रसंस्करण अपेक्षाकृत सरल है। पेनेट्रेशन वेल्डिंग के लिए अधिक शक्तिशाली लेजर वेल्डर की आवश्यकता होती है। पैठ वेल्डिंग की प्रवेश गहराई सीम वेल्डिंग की तुलना में कम है, और इसकी विश्वसनीयता अपेक्षाकृत खराब है।
पैठ वेल्डिंग की तुलना में, सीम वेल्डिंग के लिए कम शक्ति वाले लेजर वेल्डर की आवश्यकता होती है। सीम वेल्डिंग की प्रवेश गहराई प्रवेश वेल्डिंग की तुलना में अधिक है, और इसकी विश्वसनीयता अपेक्षाकृत अच्छी है। हालाँकि, कनेक्टिंग टुकड़े को छिद्रित किया जाना चाहिए, जिसे संसाधित करना अपेक्षाकृत कठिन है।
पल्स वेल्डिंग और सतत वेल्डिंग
1) पल्स मोड वेल्डिंग
लेजर वेल्डिंग के दौरान उपयुक्त वेल्डिंग तरंगों का चयन किया जाना चाहिए। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली पल्स तरंगों में वर्गाकार, शिखर, डबल-शिखर तरंगें आदि शामिल हैं। एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह की प्रकाश के प्रति परावर्तनशीलता बहुत अधिक है। जब एक उच्च तीव्रता वाली लेज़र किरण सामग्री की सतह से टकराती है, तो परावर्तन के कारण धातु की सतह 60%-98% लेज़र ऊर्जा खो देगी, और सतह के तापमान के साथ परावर्तनशीलता बदल जाती है। आम तौर पर, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की वेल्डिंग करते समय नुकीली और दोहरी चोटी वाली तरंगों का चयन करना सबसे अच्छा होता है। इस प्रकार की वेल्डिंग तरंग के पीछे धीमे-धीमे हिस्से की पल्स चौड़ाई लंबी होती है, जो छिद्रों और दरारों की घटना को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है।
पल्स लेजर वेल्डिंग के नमूने
लेजर के प्रति एल्यूमीनियम मिश्र धातु की उच्च परावर्तनशीलता के कारण, लेजर बीम को लंबवत रूप से घटना होने और ऊर्ध्वाधर प्रतिबिंब पैदा करने और लेजर फोकसिंग दर्पण को नुकसान पहुंचाने से रोकने के लिए, वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान वेल्डिंग हेड को आमतौर पर एक निश्चित कोण पर विक्षेपित किया जाता है। सोल्डर जोड़ का व्यास और प्रभावी जोड़ सतह का व्यास लेजर झुकाव कोण के बढ़ने के साथ बढ़ता है। जब लेज़र झुकाव कोण 40 डिग्री होता है, तो सबसे बड़ा सोल्डर जोड़ और प्रभावी जोड़ सतह प्राप्त होती है। लेजर झुकाव कोण के साथ वेल्डिंग स्पॉट प्रवेश और प्रभावी प्रवेश कम हो जाता है। जब यह 60 से अधिक होता है, तो प्रभावी वेल्डिंग प्रवेश शून्य हो जाता है। इसलिए, वेल्डिंग जोड़ को एक निश्चित कोण पर झुकाकर, वेल्ड प्रवेश की गहराई और चौड़ाई को उचित रूप से बढ़ाया जा सकता है।
इसके अलावा, वेल्डिंग के दौरान, वेल्ड सीम को सीमा के रूप में रखते हुए, लेजर वेल्डिंग स्पॉट आंशिक कवर प्लेट के 65% और शेल के 35% को वेल्ड करने की आवश्यकता होती है, जो कवर बंद होने की समस्याओं के कारण होने वाले विस्फोटों को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है।
2) सतत मोड वेल्डिंग
क्योंकि निरंतर लेजर वेल्डिंग की हीटिंग प्रक्रिया पल्स मशीनों की अचानक शीतलन और हीटिंग के विपरीत है, वेल्डिंग के दौरान दरार की प्रवृत्ति बहुत स्पष्ट नहीं है। वेल्ड की गुणवत्ता में सुधार के लिए निरंतर लेजर वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है। वेल्ड की सतह चिकनी और एक समान होती है, जिसमें कोई छींटे नहीं होते, कोई दोष नहीं होता, और वेल्ड के अंदर कोई दोष नहीं होता। कोई दरार नहीं पाई गई. वेल्डिंग एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में, निरंतर लेजर के फायदे स्पष्ट हैं। पारंपरिक वेल्डिंग विधियों की तुलना में, उत्पादन क्षमता अधिक है और तार भरने की आवश्यकता नहीं है। पल्स लेजर वेल्डिंग की तुलना में, यह वेल्डिंग के बाद होने वाले दोषों, जैसे दरारें, सरंध्रता, छींटे आदि को हल कर सकता है, यह सुनिश्चित करता है कि वेल्डिंग के बाद एल्यूमीनियम मिश्र धातु में अच्छे यांत्रिक गुण हों; वेल्डिंग के बाद कोई डेंट नहीं होगा, और वेल्डिंग के बाद पॉलिशिंग और पॉलिशिंग की मात्रा कम हो जाएगी, जिससे उत्पादन लागत बच जाएगी। हालाँकि, क्योंकि निरंतर लेजर का स्थान अपेक्षाकृत छोटा है, वर्कपीस की असेंबली सटीकता अधिक नहीं है। आवश्यकताएँ अधिक हैं।
3. लेजर वेल्डिंग के लाभ
फाइबर लेजर जनरेटर के साथ स्वचालित सीएनसी लेजर वेल्डिंग मशीन में केंद्रित ऊर्जा, उच्च वेल्डिंग दक्षता, उच्च प्रसंस्करण परिशुद्धता और एक बड़ा वेल्ड गहराई-से-चौड़ाई अनुपात होता है। लेजर बीम को ऑप्टिकल उपकरणों के साथ फोकस करना, संरेखित करना और निर्देशित करना आसान है। इसे वर्कपीस से उचित दूरी पर रखा जा सकता है और इसके चारों ओर फिक्स्चर या बाधाओं के बीच पुनर्निर्देशित किया जा सकता है। उपर्युक्त स्थान प्रतिबंधों के कारण अन्य वेल्डिंग विधियों का उपयोग नहीं किया जा सकता है।
ताप इनपुट छोटा है, ताप प्रभावित क्षेत्र छोटा है, और वर्कपीस का अवशिष्ट तनाव और विरूपण छोटा है; वेल्डिंग ऊर्जा को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, वेल्डिंग प्रभाव स्थिर है, और वेल्डिंग की उपस्थिति अच्छी है;
गैर-संपर्क वेल्डिंग, ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन, अच्छी पहुंच और उच्च स्तर का स्वचालन। पतली सामग्री या बारीक व्यास वाले तारों की वेल्डिंग करते समय आर्क वेल्डिंग जैसी कोई मेल्टबैक समस्या नहीं होती है। चूँकि पावर लिथियम बैटरियों में उपयोग की जाने वाली कोशिकाएँ हल्के होने के सिद्धांत का पालन करती हैं, वे आमतौर पर हल्के एल्यूमीनियम से बनी होती हैं और पतली बनाई जाती हैं। आम तौर पर, खोल, आवरण और तली को मूल रूप से 1.{3}}मिमी से कम होना आवश्यक है। मुख्यधारा के निर्माताओं की वर्तमान बुनियादी सामग्रियों की मोटाई लगभग 0.8 मिमी है।
यह विभिन्न सामग्री संयोजनों के लिए उच्च शक्ति वेल्डिंग प्रदान कर सकता है, खासकर तांबे और एल्यूमीनियम की वेल्डिंग करते समय। तांबे की सामग्री में इलेक्ट्रोप्लेटेड निकल को मिलाप करने की यह एकमात्र तकनीक भी है।
4. लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया में कठिनाइयाँ
वर्तमान में, एल्यूमीनियम मिश्र धातु बैटरी के गोले संपूर्ण पावर लिथियम बैटरी का 90% से अधिक के लिए जिम्मेदार हैं। वेल्डिंग में कठिनाई एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर के प्रति अत्यंत उच्च परावर्तनशीलता और वेल्डिंग के दौरान छिद्रों की उच्च संवेदनशीलता में निहित है। वेल्डिंग के दौरान कुछ समस्याएं और दोष अनिवार्य रूप से उत्पन्न होंगे, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण हैं छिद्र, गर्म दरारें और विस्फोट।
एल्यूमीनियम मिश्र धातु की लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान छिद्र दिखाई देने की संभावना होती है। दो मुख्य प्रकार हैं हाइड्रोजन छिद्र और बुलबुला फूटने से बनने वाले छिद्र। क्योंकि लेजर वेल्डिंग की शीतलन दर बहुत तेज है, हाइड्रोजन छेद की समस्या अधिक गंभीर है, और लेजर वेल्डिंग में छोटे छेद के ढहने के कारण एक अतिरिक्त प्रकार का छेद दिखाई देता है।
थर्मल क्रैकिंग की समस्या. एल्यूमीनियम मिश्र धातु एक विशिष्ट यूटेक्टिक मिश्र धातु है। वेल्डिंग के दौरान इसमें गर्म दरारें पड़ने का खतरा होता है, जिसमें वेल्ड क्रिस्टल दरारें और HAZ द्रवीकरण दरारें शामिल हैं। वेल्ड क्षेत्र में घटक पृथक्करण के कारण, यूटेक्टिक पृथक्करण और अनाज सीमा का पिघलना होगा। तनाव के तहत, तरलीकरण दरारें अनाज की सीमाओं पर बनेंगी, जिससे वेल्डेड जोड़ों का प्रदर्शन कम हो जाएगा।
विस्फोट (जिसे स्प्लैश भी कहा जाता है) समस्या। कई कारक विस्फोट का कारण बनते हैं, जैसे सामग्री की सफाई, सामग्री की शुद्धता, सामग्री की विशेषताएं आदि। निर्णायक कारक लेजर की स्थिरता है। शैल की सतह पर उभार, छिद्र और आंतरिक बुलबुले। मुख्य कारण यह है कि फाइबर कोर का व्यास बहुत छोटा है या लेजर ऊर्जा सेटिंग बहुत अधिक है। ऐसा नहीं है कि बीम की गुणवत्ता जितनी बेहतर होगी, वेल्डिंग प्रभाव उतना ही बेहतर होगा, जैसा कि कुछ लेजर उपकरण आपूर्तिकर्ताओं ने प्रचारित किया है। अच्छी बीम गुणवत्ता बड़ी प्रवेश गहराई के साथ सुपरपोजिशन वेल्डिंग के लिए उपयुक्त है। सही प्रक्रिया पैरामीटर ढूँढना समस्या को हल करने की कुंजी है।
अन्य कठिनाइयाँ
सॉफ्ट-पैक्ड टैब की वेल्डिंग के लिए उच्च वेल्डिंग टूलींग की आवश्यकता होती है। वेल्डिंग गैप सुनिश्चित करने के लिए टैब को मजबूती से दबाया जाना चाहिए। यह एस-आकार और सर्पिल आकार जैसे जटिल प्रक्षेप पथों की उच्च गति वेल्डिंग का एहसास कर सकता है, वेल्ड के संयुक्त क्षेत्र को बढ़ा सकता है और वेल्डिंग की ताकत को मजबूत कर सकता है।
बेलनाकार बैटरी कोर की वेल्डिंग का उपयोग मुख्य रूप से सकारात्मक इलेक्ट्रोड बनाने के लिए किया जाता है। चूंकि नकारात्मक इलेक्ट्रोड का आवरण पतला होता है, इसलिए इसे वेल्ड करना बहुत आसान होता है। उदाहरण के लिए, कुछ निर्माता वर्तमान में नकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए वेल्डिंग-मुक्त प्रक्रिया का उपयोग करते हैं, जबकि सकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए लेजर वेल्डिंग का उपयोग किया जाता है।
जब वर्गाकार बैटरी संयोजन को वेल्ड किया जाता है तो खंभे या कनेक्टिंग टुकड़े मोटे तौर पर दूषित हो जाते हैं। जब कनेक्टिंग टुकड़ों को वेल्ड किया जाता है, तो प्रदूषक विघटित हो जाते हैं और आसानी से वेल्डिंग विस्फोट बिंदु और छेद बनाते हैं। पतले डंडों और नीचे प्लास्टिक या सिरेमिक संरचनात्मक भागों वाली बैटरियों को वेल्ड करना आसान होता है। घिसाव। जब पोल छोटा होता है, तो उस बिंदु तक वेल्ड करना आसान होता है कि प्लास्टिक जल जाए, जिससे विस्फोट बिंदु बन जाए। मल्टी-लेयर कनेक्टिंग शीट का उपयोग न करें। परतों के बीच छेद होने से उन्हें मजबूती से वेल्ड करना मुश्किल हो जाता है।
वर्गाकार बैटरियों की वेल्डिंग प्रक्रिया में सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया शेल कवर की पैकेजिंग है, जिसे अलग-अलग स्थिति के अनुसार शीर्ष कवर और निचले कवर की वेल्डिंग में विभाजित किया गया है। क्योंकि उनके द्वारा उत्पादित बैटरियां छोटी होती हैं, कुछ निर्माता बैटरी शेल के निर्माण के लिए गहरी ड्राइंग प्रक्रिया का उपयोग करते हैं और केवल शीर्ष कवर को वेल्ड करने की आवश्यकता होती है।
5. वेल्डिंग गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले कारक
लेजर वेल्डिंग वर्तमान में हाई-एंड बैटरी वेल्डिंग के लिए अनुशंसित एक महत्वपूर्ण विधि है। लेजर वेल्डिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एक उच्च-ऊर्जा लेजर बीम वर्कपीस को विकिरणित करती है, जिससे काम करने का तापमान तेजी से बढ़ जाता है, वर्कपीस पिघल जाता है और एक स्थायी कनेक्शन बनाने के लिए फिर से जुड़ जाता है। लेजर वेल्डिंग की कतरनी ताकत और आंसू प्रतिरोध अपेक्षाकृत अच्छा है। बैटरी वेल्डिंग की चालकता, ताकत, हवा की जकड़न, धातु की थकान और संक्षारण प्रतिरोध विशिष्ट वेल्डिंग हैं।
गुणवत्ता मूल्यांकन मानदंड
कई कारक लेजर वेल्डिंग की गुणवत्ता को प्रभावित करते हैं। उनमें से कुछ बेहद अस्थिर हैं और उनमें काफी अस्थिरता है। वेल्डिंग की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए उच्च गति और निरंतर लेजर वेल्डिंग के दौरान इन मापदंडों को उचित सीमा के भीतर सही ढंग से कैसे सेट और नियंत्रित किया जा सकता है? वेल्डिंग सीम निर्माण की विश्वसनीयता और स्थिरता लेजर वेल्डिंग तकनीक की व्यावहारिकता और औद्योगीकरण से संबंधित महत्वपूर्ण मुद्दे हैं। लेजर वेल्डिंग की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारकों को तीन पहलुओं में विभाजित किया गया है: वेल्डिंग उपकरण, वर्कपीस की स्थिति और प्रक्रिया पैरामीटर।
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