La saldatura con perno di tenuta è il processo di sigillatura finale per le batterie quadrate. Una saldatura inadeguata può influire sulle prestazioni delle celle e persino portare a perdite di elettrolito, causando notevoli problemi di sicurezza della batteria agli ioni di litio.
I. Quali sono i tipi specifici di "saldatura scadente"?
1. Saldatura insufficiente/falsa saldatura: resistenza della saldatura insufficiente; l'interfaccia non è veramente fusa. Può essere facilmente staccato manualmente o con uno strumento.
2. Scintille/schizzi: durante la saldatura vengono generate violente scintille che causano schizzi di particelle metalliche. Ciò può contaminare la cella e potenzialmente forare il separatore.
3. Saldatura passante: un'energia eccessiva può saldare attraverso il perno di tenuta o l'anello di plastica sottostante, causando il cedimento della tenuta.
4. Ammaccatura eccessivamente profonda: la saldatura eccessiva-provoca un'eccessiva fusione del materiale del perno di tenuta, formando un avvallamento profondo, indebolendone la resistenza meccanica e compromettendone la funzione-antideflagrante.
5. Saldatura/porosità discontinua: saldature incomplete con rotture o fori determinano una scarsa tenuta.
6. Ossidazione/annerimento: l'area saldata appare nera o bluastra, indicando l'ossidazione durante il processo di saldatura.
II. Analisi e soluzioni delle cause sistemiche
1. Materiali
Chiodi sigillanti
Pulizia: la superficie contiene olio, polvere e ossidi. La pulizia (ad es. pulizia al plasma, pulizia a ultrasuoni) deve essere eseguita prima dell'uso e la conservazione e il trasferimento devono essere garantiti in un ambiente pulito.
Placcatura: la placcatura (solitamente nichel) ha uno spessore irregolare, ha scarsa adesione o presenta difetti. Ciò può portare a una resistenza irregolare durante la saldatura, con conseguenti spruzzi o saldature deboli. Soluzione: rafforzare l'ispezione dei materiali in entrata e utilizzare un microscopio metallografico per verificare la qualità e lo spessore della placcatura.
Planarità: il chiodo di tenuta stesso non è uniforme e crea degli spazi quando si accoppia con l'involucro.
Involucro della batteria
Pulizia: anche la pulizia dell'area attorno al foro di riempimento è fondamentale.
Materiale e placcatura: il materiale e la placcatura dell'involucro (solitamente alluminio o acciaio) devono corrispondere al chiodo di tenuta. I materiali incompatibili (come i metalli dissimili) sono difficili da saldare e formano facilmente composti intermetallici fragili.
Planarità: un piano irregolare in cui si trova il foro di iniezione impedisce al chiodo sigillante di adattarsi completamente.
2. Attrezzature e parametri
Questa è l'area problematica più comune, soprattutto nella saldatura laser.
Prima di iniziare ilsaldatrice laser automaticaogni giorno: La lente protettiva e la lente di messa a fuoco devono essere controllate e pulite.
Calibrazione regolare: assicurarsi che il fuoco del laser sia posizionato correttamente sulla superficie del pezzo (o leggermente sfalsato in base ai requisiti del processo).
Utilizzare un sistema di monitoraggio dei punti di saldatura: monitorare la qualità del punto laser in tempo reale.
Energia instabile: attenuazione della potenza del laser e uscita instabile.
Soluzione: utilizzare regolarmente un misuratore di potenza per verificare la potenza di uscita effettiva del laser e calibrarla.
Impostazioni errate della forma d'onda/impulso: la saldatura a impulsi viene generalmente utilizzata per sigillare la saldatura dei chiodi. Soluzione: ottimizzare la forma d'onda dell'impulso (ad esempio, una forma d'onda che sale e scende lentamente può ridurre efficacemente gli spruzzi), la potenza, la frequenza e l'ampiezza dell'impulso. La potenza iniziale non dovrebbe essere troppo elevata; l'utilizzo di un processo di saldatura multi-segmento a volte produce risultati migliori.
Percorso ottico disallineato/messa a fuoco imprecisa: questa è una causa comune di saldature irregolari e di energia concentrata.
Velocità di saldatura: una velocità troppo elevata determina una penetrazione insufficiente (falsa saldatura), mentre una velocità troppo bassa comporta un apporto di calore eccessivo (bruciatura-, ammaccatura).
3. Metodi di processo
Utensili e attrezzature
Autorizzazione della partita: questo è un fattore critico. Il gioco di adattamento tra il perno di tenuta e il foro di riempimento dell'elettrolito dell'involucro della batteria deve essere rigorosamente controllato (solitamente entro 0,05 mm). Un gioco eccessivo porta direttamente a bruciature-o a saldature incomplete.
Forza di serraggio: durante la saldatura è necessario applicare una forza uniforme e adeguata per premere saldamente il perno di tenuta sull'involucro. Una pressione insufficiente creerà degli spazi, mentre una pressione eccessiva causerà la deformazione dell'involucro o del perno di tenuta.
Concentricità: l'attrezzatura deve garantire un perfetto allineamento tra il perno di tenuta e il raggio laser. Soluzione: progetta dispositivi di contornatura ad alta-precisione e controlla regolarmente l'usura dei dispositivi.
Specifiche del processo di saldatura
Finestra dei parametri troppo stretta: lo sviluppo di una finestra dei parametri del processo di saldatura (ovvero l'intervallo accettabile di ciascun parametro) troppo stretta causerà difetti anche con lievi fluttuazioni durante la produzione. Soluzione: trovare una finestra di processo ampia e stabile attraverso un'ampia progettazione di esperimenti (DOE).
Mancanza di monitoraggio del processo: affidarsi esclusivamente all'ispezione post-saldatura non è in grado di rilevare i problemi in tempo reale. Soluzione: introdurre sistemi di monitoraggio del processo di saldatura, come PLS (Pulse Surface Mount System) e termocamere a infrarossi, per monitorare le fluttuazioni energetiche e i profili di temperatura di ciascun punto di saldatura in tempo reale ed emettere immediatamente allarmi quando vengono rilevate anomalie.
4. Misurazione e ispezione
Standard di ispezione poco chiari: mancanza di standard di ispezione chiari e quantificabili (ad esempio, profondità di rientranza consentita, standard per il diametro e la quantità dei pori, ecc.).
Test distruttivi: condurre regolarmente test di rottura (rimuovendo i perni di tenuta saldati per verificare le dimensioni e la forma del nucleo di saldatura), che è il metodo più diretto per verificare la qualità della saldatura.
Test non-distruttivi:
Ispezione visiva: utilizzare un microscopio per ispezionare l'aspetto, il colore e la continuità della saldatura.
Test di tenuta all'aria: si tratta di un elemento di ispezione obbligatorio: il . 100% delle celle della batteria viene sottoposto a test di tenuta dell'elio per garantire la tenuta all'aria. Ispezione a raggi X-: consente di visualizzare la porosità interna, le crepe e la profondità della saldatura.
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