레이저 기술이 등장하기 전에 배터리 산업은 가공을 위해 전통적인 기계를 사용해 왔습니다. 전통적인 기계적 가공과 비교할 때 레이저 가공은 많은 장점이 있으며 리튬 이온 배터리 제조업체에서 점차 인정받고 있습니다. 금속 호일 슬리팅, 금속 호일 절단, 절연 필름 절단에 사용할 수 있습니다. 탭, 배터리 코어 케이싱, 밀봉 못, 소프트 연결, 방폭, 밸브 및 배터리 모듈의 용접에도 사용할 수 있습니다.
리튬 배터리는 1990년 출시 이후 높은 에너지 밀도, 고전압, 환경 보호, 긴 수명, 빠른 충전으로 인해 3C 디지털, 전동 공구 및 기타 산업에서 선호되어 왔습니다. 신에너지 자동차 산업에 대한 기여는 특히 두드러집니다. 최근 몇 년 동안 신에너지 차량이 생겨났습니다. 기존 연료 차량과 비교할 때 신에너지 차량은 리튬 배터리를 전원으로 사용합니다. 신에너지 차량의 전원을 제공하는 리튬 이온 배터리 산업으로서 시장 잠재력은 엄청납니다.
리튬이온 배터리(Li-ion Battery)
리튬 이온 배터리는 리튬 이온 배터리라고도 하며, 이는 2차 전지(충전식 전지)의 한 유형으로, 주로 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동에 의존하여 작동합니다. 새로운 유형의 깨끗한 에너지인 리튬 배터리는 신에너지 차량에 전력을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 전기 기차, 전기 자전거, 골프 카트와 같은 다양한 제품에 전력을 공급할 수 있습니다.
이 글에서는 전력 배터리 제조에 사용되는 레이저 기술에 대해 알아보고, 리튬이온 배터리 제조에 레이저 절단 시스템과 레이저 용접 시스템을 사용하는 이유를 설명하겠습니다.
레이저 커팅 시스템
리튬 이온 배터리의 생산은 하나의 공정 단계에 의해 밀접하게 연결됩니다. 일반적으로 리튬 배터리의 생산은 극 조각 제조, 배터리 셀 제조 및 배터리 조립의 3가지 부분으로 구성됩니다. 이 3가지 주요 공정에서 레이저 절단은 핵심 공정 중 하나입니다.
리튬이온 배터리 가공 공정은 높은 정확도, 제어성 및 절단기의 품질이 필요합니다. 사용 과정에서 다이 커터는 필연적으로 마모되고 먼지가 떨어지고 버가 발생하여 배터리 과열, 단락 및 폭발과 같은 위험한 문제가 발생할 수 있습니다. 위험을 피하기 위해 레이저 절단기를 사용하는 것이 더 적합합니다.
기존의 기계식 절단 기계와 비교했을 때, 레이저 절단 시스템은 공구 마모가 없고, 절단 모양이 유연하고, 가장자리 품질 관리가 가능하고, 정확도가 높으며, 운영 비용이 낮다는 장점이 있습니다. 이는 제조 비용을 절감하고, 생산 효율성을 향상시키며, 신제품 다이 절단 주기를 대폭 단축하는 데 도움이 됩니다.
리튬 배터리는 신에너지 자동차의 핵심 구성 요소로서 전체 차량의 성능을 직접 결정합니다. 신에너지 자동차 시장이 점차 폭발적으로 확대됨에 따라 레이저 커터 기계는 미래에 큰 시장 잠재력을 가질 것입니다.
레이저 용접 시스템
신에너지 자동차의 핵심 구성 요소로서, 전원 배터리의 품질은 자동차의 성능을 직접 결정합니다. 리튬 이온 배터리 제조 장비에는 일반적으로 3가지 유형의 프런트엔드 장비, 미드엔드 장비, 백엔드 장비가 포함됩니다. 장비의 정확도와 자동화 수준은 제품의 생산 효율성과 일관성에 직접적인 영향을 미칩니다. 기존 용접 방법의 대안으로, 레이저 용접기는 리튬 이온 배터리 제조 장비에서 널리 사용되었습니다.
레이저 용접기는 전력 배터리 생산 라인의 중요한 부분입니다. 원리는 고에너지 밀도 레이저 빔을 열원으로 사용하는 효율적이고 정밀한 용접 방법입니다. 전통적인 용접과 비교할 때 레이저 용접은 깊은 침투, 빠른 속도, 작은 변형, 용접 환경에 대한 낮은 요구 사항, 높은 전력 밀도, 자기장의 영향을 받지 않음, 전도성 재료에 국한되지 않음, 진공이 필요 없음 등 많은 장점이 있습니다. 고급 정밀 제조 분야, 특히 신에너지 자동차 및 전력 배터리 산업에서 널리 사용됩니다.
리튬이온 배터리 셀 제조부터 배터리 팩 조립까지 용접은 매우 중요한 제조 공정입니다. 리튬 배터리의 전도성, 강도, 기밀성, 금속 피로 및 내식성은 전형적인 배터리 용접 품질 평가 기준입니다. 용접 방법과 용접 공정의 선택은 배터리의 비용, 품질, 안전성 및 일관성에 직접적인 영향을 미칩니다. 다음으로, STYLECNC 리튬 배터리 분야에서 레이저 용접 시스템이 다양하게 활용되는 방식에 대해 알아보겠습니다.
배터리 폭발 방지 밸브 용접
배터리의 방폭 밸브는 배터리 밀봉판의 얇은 벽의 밸브 바디입니다. 배터리의 내부 압력이 지정된 값을 초과하면 방폭 밸브의 밸브 바디가 파열되어 배터리가 터지는 것을 방지합니다. 안전 밸브는 독창적인 구조를 가지고 있으며, 이 공정은 레이저 용접 공정에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다. 연속 레이저 용접 전에 배터리 방폭 밸브는 펄스 레이저 용접으로 용접되었으며, 용접 지점과 용접 지점의 중첩 및 덮개를 통해 연속 밀봉 용접이 이루어졌지만 용접 효율이 낮고 밀봉 성능이 비교적 좋지 않았습니다. 연속 레이저 용접은 고속 및 고품질 용접을 달성할 수 있으며 용접 안정성, 용접 효율 및 수율을 보장할 수 있습니다.
배터리 탭 용접
탭은 일반적으로 3가지 소재로 나뉜다. 배터리의 양극은 알루미늄(Al) 소재를 사용하고, 음극은 니켈(Ni) 소재 또는 구리 도금 니켈(Ni-Cu) 소재를 사용한다. 전력 배터리 제조 공정에서 단계 중 하나는 배터리 탭과 폴을 함께 용접하는 것이다.차 전지 생산에서는 다른 알루미늄 안전 밸브와 용접해야 한다. 용접은 탭과 폴 사이의 안정적인 연결을 보장할 뿐만 아니라 매끄럽고 아름다운 용접 이음새도 필요하다.
배터리 전극 스트립 스팟 용접
배터리 전극 스트립에 사용되는 재료에는 순수 알루미늄 스트립, 니켈 스트립, 알루미늄-니켈 복합 스트립 및 소량의 구리 스트립이 포함됩니다. 배터리 전극 스트립의 용접은 일반적으로 펄스 용접기를 사용합니다. IPG의 QCW 준연속 레이저가 등장하면서 배터리 전극 스트립 용접에도 널리 사용되었습니다. 동시에 빔 품질이 좋기 때문에 용접 지점이 작을 수 있습니다. 고반사율 알루미늄 스트립, 구리 스트립 및 협대역 배터리 극 스트립(극 스트립 폭이 1 미만)의 용접을 처리하는 데 고유한 장점이 있습니다.5mm).
전원 배터리 쉘과 커버 플레이트는 밀봉 및 용접됩니다.
전력 배터리의 셸 소재는 알루미늄 합금과 스테인리스 스틸이며, 그 중 알루미늄 합금이 가장 많이 사용되고, 일반적으로 3003 알루미늄 합금이며, 일부는 순수 알루미늄을 사용합니다. 스테인리스 스틸은 레이저 용접성이 가장 좋은 소재입니다. 펄스 레이저이든 연속 레이저이든 외관과 성능이 좋은 용접을 얻을 수 있습니다. 연속 레이저를 사용하여 얇은 셸 리튬 배터리를 용접하면 효율이 5~10배 증가하고 외관 효과와 밀봉 성능이 더 좋습니다. 따라서 이 응용 분야에서 펄스 레이저를 점차 대체하는 추세입니다.
전원 배터리 모듈 및 PACK 용접
전원 배터리 간의 직렬 및 병렬 연결은 일반적으로 연결 조각과 단일 배터리를 용접하여 완료합니다. 양극 및 음극의 재료는 다릅니다. 일반적으로 구리와 알루미늄의 두 가지 재료가 있습니다. 구리와 알루미늄은 레이저로 용접되기 때문에 취성 화합물을 형성할 수 있습니다. 응용 프로그램 요구 사항을 충족시키기 위해 일반적으로 초음파 용접을 사용하고 레이저 용접은 일반적으로 구리와 구리, 알루미늄 및 알루미늄에 사용됩니다. 동시에 구리와 알루미늄은 열을 매우 빠르게 전달하고 레이저에 대한 반사율이 매우 높으며 연결 조각의 두께가 비교적 크기 때문에 용접을 달성하기 위해 더 높은 전력 레이저를 사용해야 합니다.
이는 레이저 용접이 많은 용접 방법 중에서 선두에 섰다는 것을 보여줍니다. 첫째, 레이저 용접은 에너지 밀도가 높고 용접 변형이 작으며 열 영향 구역이 작아 부품의 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 용접 이음매는 매끄럽고 불순물이 없으며 균일하고 밀도가 높으며 추가 연삭 작업이 필요하지 않습니다. 둘째, 레이저 용접은 정밀하게 제어하고 빛에 집중할 수 있습니다. 작은 점, 고정밀 위치 지정, 기계식 암으로 자동화를 쉽게 달성하고 용접 효율을 높이고 인력을 줄이고 비용을 절감합니다. 또한 얇은 판이나 얇은 직경의 와이어를 레이저 용접하는 것은 아크 용접만큼 리플로우에 취약하지 않습니다. 또한 광범위한 재료로 용접할 수 있어 서로 다른 재료 간의 용접을 실현할 수 있습니다.
트렌드
현재 신에너지 산업의 급속한 발전은 리튬이온 배터리 산업과 리튬이온 배터리 장비 제조 산업의 동시 성장을 주도하여 리튬이온 배터리 시장에서 레이저 절단기, 레이저 용접기 및 레이저 조각기의 대규모 적용을 위한 좋은 토양을 제공합니다. 신에너지 시장의 지속적인 발전, 품질 요구 사항의 점진적인 개선 및 레이저 기술의 지속적인 개선으로 앞으로 더 많은 레이저 커터와 레이저 용접기가 리튬이온 배터리 시장에 적용될 수 있으며 더 많은 레이저 기계 제조업체가 리튬이온 배터리 산업의 혜택을 볼 수 있을 것으로 예상됩니다.
