Rozwiązanie do zgrzewania laserowego nitów uszczelniających baterie litowe w technologii HW-Laser Welding

                                                  Nity do uszczelniania akumulatorów litowych HW-DH-AMB-ECO 

Nity uszczelniające (zwane również korkami do akumulatorówlub gwoździami uszczelniającymi) są krytycznymi elementami w produkcji akumulatorów litowo-jonowych. Trwale uszczelniają port napełniania elektrolitem po wstrzyknięciu cieczy, zapewniając hermetyczną izolację środowiska wewnętrznego ogniwa od zanieczyszczeń zewnętrznych. Ich konstrukcja integruje stabilność mechaniczną, obojętność elektrochemiczną i funkcje bezpieczeństwa.
Skład materiału:
1.​Stopy aluminium (1060/3003)​: Materiał dominujący (grubość: 0,08–0,1 mm) ze względu na wysoką ciągliwość, właściwości lekkie i kompatybilność ze spawaniem laserowym. Czyste aluminium jest odporne na korozję elektrolitową, ale napotyka wyzwania, takie jak wysoka refleksyjność lasera podczerwonego (>90%).
2.Konstrukcje kompozytowe: Zaawansowane nity łączą metal (np. stal nierdzewna) z termoplastycznym wulkanizatem (TPV) lub uszczelnieniami fluoropolimerowymi. Warstwa TPV tworzy wtórny kołnierz uszczelniający, który blokuje wnikanie elektrolitu do spoin spawalniczych, zwiększając trwałość.

Spawanie laserowe nitów uszczelniających: Cechy i zalety

Spawanie laserowe wykorzystuje wiązki o wysokiej energii (zazwyczaj lasery światłowodowe 1070 nm) do stapiania nitu uszczelniającego z obudową akumulatora (zazwyczaj aluminiową lub stalową). Zastępuje to zaciskanie mechaniczne lub klejenie, osiągając wiązania metalurgiczne na poziomie atomowym.

Cechy:
1. Technologia podwójnego punktu: Łączy wiązki pierścienia wewnętrznego i pierścienia zewnętrznego. Minimalizuje strefy wpływu ciepła (HAZ), zapewniając jednocześnie jednolitą głębokość spawania 0,6 mm.
2. Modulacja przebiegu: Przebiegi wstępne + wykładniczy rozpad pokonują refleksyjność aluminium, zwiększając absorpcję energii o 40%.
3. Spawanie wieloetapowe: Spawanie wstępne (≥4 symetryczne punkty) → segmentowe spawanie pełne → uszczelnianie otworu wentylacyjnego (dla nitów zarządzanych gazem).

Łączy ​centralną wiązkę o wysokiej intensywności​ (dla głębokiej penetracji) i ​zewnętrzną wiązkę pierścieniową​ (dla stabilizacji jeziorka stopionego metalu). Ta konstrukcja umożliwia precyzyjny rozkład ciepła, zmniejszając naprężenia termiczne na cienkich aluminiowych nitach uszczelniających (0,08–0,1 mm) i minimalizując wady, takie jak pęknięcia lub dziury.

​Nity uszczelniające akumulatorów litowych ewoluują poza proste wtyczki w zintegrowane systemy bezpieczeństwa, wykorzystując stopy aluminium i konstrukcje kompozytowe dla hermetyczności i zarządzania ciśnieniem. Spawanie laserowe umożliwia precyzyjne uszczelnianie z korzyściami w zakresie prędkości, jakości i efektywności materiałowej. Optyka dwuwiązkowa, adaptacyjne przebiegi i sterowanie procesem oparte na sztucznej inteligencji rozwiązują problemy związane ze spawaniem cienkiego aluminium, a kontrola w linii produkcyjnej zapewnia zerową wadliwość. Wraz z rozwojem akumulatorów sodowych i półprzewodnikowych, technologie uszczelniania będą priorytetowo traktować wyższe ciśnienia rozerwania i kompatybilność z ceramiką, a spawanie laserowe pozostanie punktem odniesienia dla niezawodnej produkcji wielkoseryjnej.

Zalety:
1. Mechanizm zapobiegający rozpryskom:
Wiązka pierścieniowa tłumi wyrzut oparów metalu poprzez stabilizację kluczowej dziury, redukując rozpryski o >95% w porównaniu z laserami jednowiązkowymi. Krytyczne dla unikania zanieczyszczenia elektrod i zwarć w akumulatorach.
2. Spawanie prawie bez rozprysków:
Osiąga ​spoiny gładkie, przypominające łuski ryb​ bez widocznych rozprysków i porów (patrz Rysunek 1). Eliminuje czyszczenie po spawaniu i zmniejsza przestoje konserwacyjne o 40%.
3. Przetwarzanie z dużą prędkością:
Umożliwia prędkości spawania do ​300 mm/s​ przy zachowaniu głębokości penetracji 0,6 mm i szerokości spoiny 1,2 mm. Zwiększa wydajność produkcji do 50–60 PPM (sztuk na minutę).
4. Zwiększona integralność uszczelnienia:
Redukuje porowatość do <0,1% i zapewnia współczynniki wycieku helu ≤1×10⁻⁹ Pa·m³/s, spełniając surowe standardy hermetyczności.
5. Tolerancja na zanieczyszczenie elektrolitem:
Toleruje resztkowe kryształy elektrolitu w porcie napełniania cieczą. Efekt podgrzewania wstępnego wiązki pierścieniowej zapobiega powstawaniu wybuchowych gazów podczas spawania, redukując wady w postaci dziur o 90%.


 

Korzyści specyficzne dla branży​

• ​Kompatybilność z materiałami o wysokiej refleksyjności:

  Doskonała absorpcja energii dla stopów Al/Cu—60–70% w kluczowej dziurze w porównaniu z 10% dla tradycyjnych laserów. Idealny do nitów uszczelniających i obudów akumulatorów.

   

• ​Zmniejszone odkształcenia termiczne:

  Niska moc cieplna (kontrola wahań ±5%) zapobiega wypaczaniu cienkich pokryw aluminiowych, zapewniając płaskość <0,1 mm odchylenia

​