Литиево-йонните батерии на електролитна основа се почти единствените технологии, които днес се използват в конструкцията на електрически автомобили. Алтернативни състави като твърдотелни батерии или други химични компоненти все още не са достигнали необходимата индустриална зрялост.
Производството на литиево-йонни батерии е много сложен и чувствителен процес, който води до много високи материални и енергийни разходи. Ето защо производственият процес трябва да бъде много ефективен, с голям брой артикули и възможно най-ниска степен на брак. Основната цел на индустрията на акумулаторите е да постигне висока гравиметрична енергийна плътност (Wh / kg) и по този начин голям пробег (изминато разсто ние), който се отразява пряко в гамата електрически автомобили. Освен това е важно да се разработят и изградят акумулаторни клетки, които отговарят на високите изисквания на автомобилната индустрия по отношение на безопасността, производителността и експлоатационния живот Лазерът като инструмент предлага ненадминати предимства по отношение на надеждността на процеса, точността и производителността.
При електромобилността се използват три типа или формата литиево-йонни батерии. Работният принцип на всички модели е в основната си част еднакъв. Основните разлики можем да намерим в конструкцията, изискванията и материалите на изработката.
Свързването на единични части в модули или пакаети се извършва чрез т. нар. заваряване на шини. Под шина разбираме модул, който провежда електричество. Призматичните клетки или клетъчните модули могат да бъдат свързани с материали от същия тип (Al / Al или Cu / Cu), но също и смесени връзки (например Al / Cu). Важно е връзките да са механично здрави, тъй като са изложени на вибрации и топлина в автомобила. В същото време трябва постоянно да се осигури електрическа връзка с възможно най-ниско съпротивление. Освен това по време на процеса на заваряване трябва да има възможно най-малко пръски. Възпроизводимостта, минималното влагане на топлина и определените дълбочини на заваряване също играят важна роля.
При рязането на батерийни фолиа има две области на приложение. От една страна имаме „нацепването“; непрекъснатото рязане или по-точно разделянето на основната намотка (електродно фолио, покрито от едната или от двете страни). Същата бива разрязана на много поднамотки (части). Лазерът е във фиксирана позиция; фолиото преминава непрекъснато от ролка на ролка през лазерния лъч.
Втората област на приложение е контурно рязане на покритото електродно фолио. Тук електродите (аноди / катоди) се изрязват от намотката в необходимата форма и брой. В комбинация с оптика на скенера и движещи се оси или други лазери за увеличаване на полето за сканиране, лазерът нарязва филма на електрода в желаната форма. Скоростта на контурното рязане е над 1 m/s. Дебелината на филма (филм и покритие от двете страни с активен материал) е между 100 и 250 µm. И в двете приложения TRUMPF лазерите отговарят на високите изисквания на производителите на акумулатори по отношение на скоростта на рязане, зоната, засегната от топлината, образуването на резки и образуването на частици или пръски.
След процеса на нанасяне на метален прах активният материал трябва да бъде изсушен върху електродните фолиа. Промишлените системи за нагряване с VCSEL могат да поемат тази стъпка, понеже лазерни уреди, базирани на матриците от VCSEL, са в състояние да затоплят много бързо и дефинирано големи площи с насочено инфрачервено лъчение с контролирана дължина на вълната. Чрез намаляване на отсечката за сушене се намалява значително отпечатъкът на фурните за сушене, освен това чрез решението се увеличава скоростта на процеса и се спестяват разходи и енергия.
Електродните фолиа са много тънки медни и алуминиеви фолиа (с дебелина 6 – 14 µm), които служат като носещи фолиа за активния материал като анод и катод. Фолиото се доставя като стек или като ролка върху съответните контактни повърхности (30 – 60 слоя) към всеки анод или катод, заварени заедно. Едностранният достъп до детайла е гарантиран с нашите лазери. Стековете с над 60 фолиа могат да бъдат заварени надеждно и с минимално пръскане.
TRUMPF лазерите уплътняват призматичния корпус на батерията (кутия), оборудван с електродния пакет, който обикновено се състои от дълбоко изтеглен корпус на батерията (0,6 – 0,8 mm дебелина на стената), с капака на корпуса (капачката) 1,0 – 1,8 mm плътно за медия – без пори, пукнатини или нежелани изпъкналости на шева. Процесът на заваряване е най-съвременен с направлявана по оста неподвижна оптика със скорости на заваряване 10 – 12 m/min. Технологията TRUMPF BrightLineWeld осигурява заваряване с малко пръски и максимална стабилност на процеса. В комбинация с оптиката и сензорите на PFO скенер е възможно и изключително динамично решение със скорост на заваряване над 25 m / min.
Батерийните модули се състоят от няколко взаимосвързани батерийни клетки, за да образуват захранващ блок в корпуса на модула. Корпусът на модула изпълнява малко по-различна функция в зависимост от използвания формат на клетката. По правило се използват алуминиеви сплави и от части неръждаеми стомани, които имат средна до висока якост на опън. Нашите мощни IR лазери заваряват без пукнатини и без изкривявания с максимална здравина.
Има редица приложения за почистване и структуриране с лазер за батерийни клетки и модули. Това започва на нивото на електрода, където активният материал е частично отстранен или структуриран и завършва с корпуса на клетката или модула на батериите, където повърхностите са грапави за по-добро сцепление или са премахнати изолиращи лакове, киселинни петна и окислителни слоеве. Тук се използва цялото ни портфолио от къси и ултра къси импулсни лазери.
Лазерите за маркиране TRUMPF маркират чувствително акумулаторните клетки и техните корпуси точно и напълно без контакт. Например, Black Marking може да се използва за маркиране на всички компоненти с много висок контраст и добра четливост с максимална устойчивост на корозия. Това дълголетие също е предпоставка за законово изисквана проследимост и документиране на компонентите.
Искате да знаете как ние можем оптимално да подпомогнем Вашето производство по пътя към електромобилността? Възползвайте се от нашето обширно ноу-хау като доставчик на технологии за OEM, TIER, производители на клетки и интегратори. Освен това ние сме партньор в множество публични и частни изследователски инициативи, с които съвместно разработваме нови технологични решения за производство на батерии.
Независимо дали са лазери със зелени дължини на вълната за заваряване на мед материали, оформяне на лъчи (BrightLine Weld) за заваряване без пръски и без пори на алуминий и мед или специални сензори за осигуряване на качеството и мониторинг на процесите – TRUMPF предлага безброй иновативни производствени решения за производството на акумулаторни клетки. Така имате възможност да се възползвате от нашите технологични пакети с богат избор от източници на лазерни лъчи, оптика, сензори и ноу-хау за приложение.
Технологията TRUMPF BrighLine Weld е ключът към лазерното заваряване с ниска точка на шини, меки съединители, капачки или корпуси на модули с мощни IR лазери. Освен това нашите лазери TruDisk със зелена дължина на вълната са предназначени за високоотразяващи материали като мед, до 2 kW непрекъснато излъчване или импулсно до 400 W средна лазерна мощност. Определени и постоянни дълбочини на заваряване могат да бъдат приложени и осигуряват повторяеми процеси. При топлопроводимо заваряване се възползвате и от минималното влагане на топлина в детайла. Нашите сензорни системи – VisionLine, OCT и контролът на дълбочината на заваряване – са специално разработени за автоматизирано и високопродуктивно производство. Винаги можете да разчитате на пълна документация и проследимост.
С няколко лазерни изхода на лазер, нашият лазерен дизайн TruDisk дава възможност за оптимално използване на лазера в режим на временно споделяне и резервиране. Освен това можете да се възползвате от нашия контрол на мощността на лазера от постоянна мощност върху детайла.
Ние виждаме себе си като Ваш консултант относно приложението и даващ нови възможности за производство. Миожете да се възползвате от нашите задълбочени познания в индустрията и десетилетия опит като лазерен пионер.
Възползвайте се от съветите на нашите експерти и нашата глобална сервизна мрежа. Независимо дали имате нужда от услуга или разработка на приложения – ние сме там, където сте Вие. Например експертите и алгоритмите за обслужване на състоянието на TRUMPF наблюдават Вашите лазери за предсказуема поддръжка, особено за чувствителни и големи производствени линии.
С над 4 000 м² центърът за лазерно приложение TRUMPF в Дитцинген е един от най-големите центрове за лазерно приложение в света. Нашите инженери по калибриране и експерти в индустрията Ви подкрепят при разработването и оптимизирането на приложения въз основа на вашия специфичен компонент – с нашето обширно портфолио от разнообразни системи за лазерна обработка.
Съставихме за Вас Бяла книга (Whitepaper) с интересни и тематично свързани материали
