Wie kann das Problem der inkonsistenten Lötstellengröße und des inkonsistenten Lötstiftverbrauchs gelöst werden?
In der sich schnell verändernden neuen Energietechnologie von heute sind zylindrische Zellen ein wichtiger Bestandteil von Lithium-Ionen-Batterien, und ihre Leistung und ihr Herstellungsprozess stehen in direktem Zusammenhang mit der Gesamteffizienz und Sicherheit des Batteriepakets.
Bei der Montage eines Lithiumbatterie-PACKs müssen mehrere zylindrische Zellen in Reihe oder parallel geschaltet werden, um die erforderlichen Spannungs- und Kapazitätsanforderungen zu erfüllen. Die Lithium-Ionen-Akku-Punktschweißmaschineist ein Gerät, das speziell für den Schweißprozess im Montageprozess von zylindrischen Batterien verwendet wird. Sein Funktionsprinzip besteht darin, einen kurzzeitig großen Strom zu verwenden, der durch die Batterielaschen und die Sammelschiene der zylindrischen Batterie fließt, sodass das Metallmaterial an der Kontaktstelle in kurzer Zeit den Schmelzpunkt erreicht und das Metall dann unter der Kontaktstelle zusammengeschmolzen wird Durch Druckeinwirkung entsteht eine feste Lötverbindung. Dieses Schweißverfahren basiert auf dem thermischen Widerstandseffekt. Wenn der Strom durch zwei sich berührende Metallteile fließt, entsteht aufgrund des Widerstands des Metalls selbst gemäß dem Jouleschen Gesetz (Q=I²Rt, wobei Q die Wärme, I der Strom, R der Widerstand und t die Zeit ist) Wärme am Kontaktpunkt erzeugt und dadurch ein Schweißen erreicht.
Automatische doppelseitige Punktschweißmaschine
Beim Schweißprozess von zylindrischen Zellen-PACKs stellt jedoch ein Phänomen, das nicht ignoriert werden kann, der Peltier-Effekt, häufig Herausforderungen für die Produktion dar.
Herausforderungen des Peltier-Effekts beim zylindrischen Batterie-PACK-Schweißen
Der Peltier-Effekt, erstmals entdeckt vom französischen Wissenschaftler J.A.C. Peltier im Jahr 1834 ist ein thermoelektrisches Phänomen. Wenn Strom durch einen Stromkreis fließt, der aus zwei verschiedenen Leitern (oder Halbleitern) besteht, kommt es an der Verbindungsstelle zu Wärmeaufnahme oder Wärmeabgabe. Dieses Phänomen entsteht durch den Energieniveauunterschied der Ladungsträger in verschiedenen Materialien. Wenn sich die Ladung von einem hohen Energieniveau auf ein niedriges Energieniveau bewegt, setzt sie Energie frei, die sich in der Freisetzung von Wärme äußert; umgekehrt nimmt es Energie auf, was sich als Wärmeaufnahme äußert. Der Peltier-Effekt ist nicht nur reversibel, sondern die Intensität der Wärmeaufnahme oder Wärmeabgabe hängt auch eng mit der Stromgröße, den Leitereigenschaften und der Temperatur des heißen Endes zusammen.
Beim Widerstandsschweißen von zylindrischen Batteriepacks erfolgt im Allgemeinen das Parallelschweißen. Bei dieser Schweißmethode sind die Schweißpunkte auf der linken und rechten Seite häufig ungleichmäßig, selbst wenn die linken und rechten Elektroden den gleichen Arbeitsbedingungen ausgesetzt sind (Schweißdruck, Elektrodenmaterial, Kontaktwiderstand, Schweißstrom, Einschaltzeit usw.). richtig.
Warum gibt es also Probleme wie „ungleiche Größe der linken und rechten Schweißpunkte“ und „uneinheitliche Länge der linken und rechten Elektroden“, wenn die Arbeitsbedingungen auf der linken und rechten Seite gleich sind?
Denn wenn es um die Verbindung unterschiedlicher Metalle oder Halbleitermaterialien geht, kann es durch den durch die Schweißstelle fließenden Strom zu einer lokalen Wärmeaufnahme oder Wärmeabgabe kommen. Wenn die Hitze ungleichmäßig ist, beeinträchtigt dies die Schweißqualität und sogar die Leistung des Akkus.
Die ungleichmäßigen linken und rechten Schweißpunkte beim Parallelschweißen sind anfällig für Probleme wie Kaltschweißen, steckende Nadeln und Überschweißen. Dies hat nicht nur großen Einfluss auf die Schweißqualität des PACKs, auch die Verbrauchsgeschwindigkeit der Elektroden auf beiden Seiten ist recht unterschiedlich. Die Elektrode mit den steckenden Nadeln links ist kürzer, die rechte Elektrode länger; und der Unterschied in der Länge der Schweißnadel führt zu einem Unterschied im Schweißdruck zwischen der linken und rechten Nadel, was sich auf die Stabilität der Schweißqualität auswirkt.
Für den Peltier-Effekt beim Schweißen von zylindrischen Batteriepacks können wirksame Lösungen unter folgenden Aspekten gesucht werden:
1. Schweißdruck anpassen: Wenn es sich um eine unipolare Stromversorgung handelt und die linke Seite klebrige Nadeln und kalte Lötstellen aufweist, kann der Schweißdruck auf der linken Seite entsprechend reduziert werden, um den Schweißdruck auf der linken Seite niedriger als auf der linken Seite zu machen die rechte Seite. Dadurch erhöht sich der Übergangswiderstand R zwischen der linken Batterie und dem Reinnickel-Verbindungsstück. Gemäß der Energieformel Q=0,24I²Rt erhöht sich nach dem Einschalten des Schweißens der Widerstand der linken Lötstelle und entsprechend erhöht sich auch die Schweißenergie auf der linken Seite, wodurch die Schweißenergie auf der linken und rechten Seite ausgeglichen wird .
2. Verwenden Sie ein bipolares Netzteil: Geben Sie nach dem Einschalten des Netzteils zunächst einen positiven Wellenformstrom und dann einen negativen Wellenformstrom frei. Durch die reversiblen Eigenschaften des Peltier-Effekts wird der wärmeabsorbierende Punkt unter der positiven Wellenform zu einem wärmeabgebenden Punkt unter der negativen Wellenform, wodurch der Schweißunterschied zwischen der linken und rechten Seite der positiven Wellenform ausgeglichen werden kann. Durch das Debuggen werden nach der Überlagerung der beiden Einschaltvorgänge zwei Schweißkerne mit grundsätzlich gleicher Größe gebildet und ein relativ gleichmäßiger Schweißrückstand erhalten.
3. Materialauswahl und Vorbehandlung: Wählen Sie Materialien mit geringem thermoelektrischem Effekt und guter Schweißleistung, wie z. B. vernickelte Steckverbinder. Die Nickelbeschichtung verbessert nicht nur die Schweißbarkeit des Steckers, sondern schwächt in gewissem Maße auch den Peltier-Effekt. Darüber hinaus sollte die Oberfläche der Batteriezelle vor dem Schweißen gründlich gereinigt werden, um Verunreinigungen wie Rostschutzöl zu entfernen, die die Schweißqualität beeinträchtigen könnten.
4. Verwenden Sie hochwertige Schweißstifte: Optimieren Sie das Design von Schweißstiften, wählen Sie Materialien mit stabiler Qualität aus, verbessern Sie die Hochtemperaturbeständigkeit und Verschleißfestigkeit von Schweißstiften, verlängern Sie die Lebensdauer von Schweißstiften weiter und reduzieren Sie die Inkonsistenz der Lötstellengröße und Schweißstiftverbrauch aufgrund von Problemen mit der Schweißstiftqualität.
Schweißnadeln der Batterie-Punktschweißmaschine
5. Maßnahmen zur Wärmeableitung verstärken: Richten Sie wirksame Wärmeableitungsvorrichtungen im Schweißbereich ein, z. B. Kupfersäulenhöcker oder Kühlkörper zur Wärmeableitung, um die während des Schweißvorgangs erzeugte Wärme schnell abzuleiten und die Auswirkungen von Schweißpunkten auf das Innere der Batterie zu verringern Zelle. Kupfersäulen-Bumps zur Wärmeableitung eignen sich aufgrund ihrer geringen Größe und hohen Dichte besonders für die Hot-Spot-Kühlung und können den durch den Peltier-Effekt verursachten lokalen Temperaturanstieg wirksam reduzieren.
6. Überwachungs- und Feedback-Mechanismus: Richten Sie einen Echtzeit-Überwachungs- und Feedback-Mechanismus für den Schweißprozess ein, verwenden Sie Temperatursensoren und andere Geräte, um die Temperaturänderungen im Schweißbereich zu überwachen, und passen Sie die Schweißparameter sofort an oder ergreifen Sie einmalig andere Abhilfemaßnahmen Es wird eine Anomalie festgestellt, um die Schweißqualität und -sicherheit zu gewährleisten.
Vollautomatische Lithium-Ionen-Akku-Montagelinie für ESS
Acey New Energy ist auf die Forschung und Herstellung von High-End-Geräten für Lithium-Ionen-Batteriezellen und -Packs spezialisiert. Wir können nicht nur hochpräzise automatisierte Punktschweißmaschinen liefern, sondern auch Komplettlösungen für die Montagelinie für zylindrische, Pouch-Zellen und prismatische Lithium-Ionen-Akkupacks anbieten. Wir sind bestrebt, ein hervorragender Partner auf diesem Gebiet zu werden zylindrische Batteriepack-Baugruppe mit professioneller Technologie, hochwertigen Produkten und aufmerksamem Service, die Kunden dabei hilft, eine effiziente Produktion zu erreichen.
