Cho dù là cell hình lăng trụ hay cell hình trụ, hàn là một trong những quy trình quan trọng trong sản xuất pin. Trong dây chuyền sản xuất pin lithium, bộ phận sản xuất của quy trình hàn chủ yếu tập trung ở bộ phận lắp ráp cell và bộ phận dây chuyền đóng gói, xem hình bên dưới:
Mô tả tóm tắt về chi tiết quy trình hàn
1. Hàn lỗ thông hơi an toàn
Van xả an toàn, còn được gọi là van giảm áp, là thân van có thành mỏng trên nắp trên của ắc quy. Khi áp suất bên trong ắc quy vượt quá giá trị quy định, van xả an toàn sẽ vỡ và giải phóng áp suất để ngăn ắc quy nổ. Van xả an toàn có cấu trúc khéo léo. Nó thường sử dụng hàn laser để cố định hai tấm kim loại nhôm có hình dạng nhất định. Khi áp suất bên trong ắc quy tăng lên đến một giá trị nhất định, tấm nhôm sẽ tách khỏi vị trí rãnh được thiết kế để ngăn ắc quy tiếp tục giãn nở và nổ. Do đó, quy trình này có yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt về công nghệ hàn laser. Đường hàn phải được bịt kín và đầu vào nhiệt được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo giá trị áp suất hư hỏng của đường hàn ổn định trong một phạm vi nhất định (thường là 0.4~0.7MPa). Quá lớn hoặc quá nhỏ sẽ ảnh hưởng lớn đến độ an toàn của ắc quy.
2. Hàn đầu cuối
Các cực trên tấm nắp pin được chia thành cực dương và cực âm. Chức năng của các cực cũng được chia thành các kết nối bên trong và bên ngoài. Kết nối bên trong là hàn các tab pin vào các cực. Kết nối bên ngoài là hàn các cực pin thông qua các dải kết nối để tạo thành các mạch nối tiếp và song song để tạo thành một bộ pin.
Các cực của pin thường sử dụng nhôm cho điện cực dương và đồng cho điện cực âm, và thường sử dụng kết cấu đinh tán. Sau khi hoàn thành việc tán đinh, tiến hành hàn, thường là một vòng tròn có đường kính 8mm. Khi hàn, miễn là lực kéo và tính chất dẫn điện của các yêu cầu thiết kế được đáp ứng, thì laser sợi quang hoặc laser hàn lai có chất lượng chùm tia tốt và phân phối năng lượng đồng đều được ưu tiên. Sử dụng laser sợi quang hoặc laser hàn lai để hàn. Nó có thể nhận ra sự ổn định của hàn kết cấu nhôm-nhôm và hàn kết cấu đồng-đồng của các cực điện, giảm bắn tóe, và do đó cải thiện năng suất hàn.
3. Hàn mở rộng tab
Tấm mở rộng tab là thành phần chính kết nối nắp pin và cuộn thạch pin. Nó cũng phải tính đến các yêu cầu về quá dòng, độ bền và bắn tóe thấp của pin. Do đó, trong quá trình hàn với nắp, cần phải có đủ chiều rộng mối hàn và cần đảm bảo không có hạt nào rơi vào cuộn thạch pin để tránh đoản mạch pin. Đồng, là vật liệu điện cực âm, là vật liệu phản xạ cao với tỷ lệ hấp thụ thấp và yêu cầu mật độ năng lượng cao hơn trong quá trình hàn.
4. Hàn kín lon
Vật liệu vỏ của pin điện bao gồm hợp kim nhôm và thép không gỉ. Trong số đó, hợp kim nhôm được sử dụng nhiều nhất và một số ít sử dụng nhôm nguyên chất. Thép không gỉ là vật liệu có khả năng hàn laser tốt nhất, đặc biệt là thép không gỉ 304. Cho dù sử dụng xung hay laser liên tục, đều có thể tạo ra các mối hàn có hình thức và hiệu suất tốt. Sử dụng laser liên tục để hàn pin lithium vỏ mỏng có thể tăng hiệu suất từ 5 đến 10 lần và hình thức và tính chất bịt kín cũng tốt hơn. Hiện nay, để theo đuổi tốc độ hàn nhanh hơn và hình thức đồng đều hơn, hầu hết các công ty đã bắt đầu sử dụng hàn lai và điểm sáng hình khuyên để thay thế cho hàn sợi đơn tốc độ thấp trước đây. Hiện tại, tốc độ hàn của hầu hết các dây chuyền sản xuất hàng loạt của các công ty đã đạt 200mm/giây. Đối với các dây chuyền hàn sợi quang tốc độ thấp của một số nhà sản xuất, để đảm bảo độ ổn định của mối hàn, tốc độ sản xuất hàng loạt chung là 70mm/giây.
5. Hàn đinh
Đinh hàn (nắp lỗ bịt kín) cũng có nhiều dạng, hình dạng thường là nắp tròn có đường kính 8mm và độ dày khoảng 0.9mm. Yêu cầu cơ bản đối với hàn là giá trị áp suất chịu được đạt 1,1MPa và không được có lỗ kim, vết nứt hoặc điểm nổ. Là quy trình cuối cùng của quá trình hàn cell pin, năng suất hàn đinh hàn kín đặc biệt quan trọng. Do sự hiện diện của chất điện phân còn sót lại trong quá trình hàn đinh hàn kín, các khuyết tật như điểm nổ và lỗ kim sẽ xảy ra. Cách chính để khắc phục các khuyết tật này là giảm lượng nhiệt đầu vào. Việc sử dụng hàn laser có thể cải thiện đáng kể độ ổn định và khả năng tương thích, do đó cải thiện đáng kể tỷ lệ năng suất.
6. Hàn thanh cái PACK
Mô-đun pin có thể được hiểu là sự kết hợp của các cell pin lithium-ion được kết nối nối tiếp và song song, với một thiết bị giám sát và quản lý pin duy nhất được lắp đặt. Thiết kế cấu trúc của mô-đun pin thường quyết định hiệu suất và độ an toàn của một bộ pin. Cấu trúc của nó phải hỗ trợ, cố định và bảo vệ các cell pin. Đồng thời, cách đáp ứng các yêu cầu về quá dòng, tính đồng nhất của dòng điện, cách kiểm soát nhiệt độ của cell và liệu có thể cắt nguồn điện trong trường hợp có bất thường nghiêm trọng để tránh phản ứng dây chuyền hay không, v.v., tất cả sẽ là tiêu chí để đánh giá chất lượng của các mô-đun pin. Vì hàn laser giữa đồng và nhôm có xu hướng tạo thành các hợp chất giòn không thể đáp ứng các yêu cầu sử dụng nên thường sử dụng hàn siêu âm. Ngoài ra, đồng và đồng, nhôm và nhôm thường được hàn bằng laser. Đồng thời, vì cả đồng và nhôm đều dẫn nhiệt rất nhanh và có độ phản xạ laser rất cao và độ dày của tấm mở rộng tab tương đối lớn nên cần có laser công suất cao hơn để đạt được mối hàn.
