ในการผลิตและประกอบแบตเตอรี่—ไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทรงกระบอก แบตเตอรี่พลังงานแบบปริซึม หรือแบตเตอรี่จัดเก็บพลังงานแบบซอฟต์แพ็ค—การเชื่อมเป็นกระบวนการที่สำคัญซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่ ความหนาแน่นของพลังงาน และอายุการใช้งาน การเชื่อมแบตเตอรี่ต้องมีการเชื่อมต่อแท็บ บัสบาร์ และส่วนประกอบตัวเรือนอย่างแม่นยำ ในขณะที่ลดความเสียหายต่อเซลล์แบตเตอรี่ที่ไวต่อความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด ในบรรดาอุปกรณ์เชื่อมต่างๆ เครื่องเชื่อมเลเซอร์ได้กลายเป็นโซลูชันที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตแบตเตอรี่เนื่องจากข้อได้เปรียบทางเทคนิคที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งเหนือกว่าเครื่องเชื่อมสปอต เครื่องเชื่อมอัลตราโซนิก และอุปกรณ์ดั้งเดิมอื่นๆ บทความนี้เน้นที่สถานการณ์การเชื่อมแบตเตอรี่เพื่อวิเคราะห์ข้อได้เปรียบเชิงเปรียบเทียบหลักของเครื่องเชื่อมเลเซอร์
การเชื่อมแบตเตอรี่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการควบคุมอุณหภูมิ ความแม่นยำในการเชื่อม และความแข็งแรงของข้อต่อ อุปกรณ์เชื่อมแบบดั้งเดิมมักจะประสบปัญหาในการตอบสนองความต้องการเหล่านี้ ซึ่งนำไปสู่ความเสี่ยงด้านคุณภาพที่อาจเกิดขึ้น:
- เครื่องเชื่อมสปอต: อาศัยความร้อนจากความต้านทานในการสร้างข้อต่อบัดกรี แต่การป้อนความร้อนนั้นควบคุมได้ยาก อุณหภูมิที่มากเกินไปอาจทำให้ไดอะแฟรมและอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่เสียหาย ทำให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย เช่น ไฟฟ้าลัดวงจร ขนาดข้อต่อบัดกรีที่ใหญ่ส่งผลต่อความหนาแน่นของเลย์เอาต์ของชุดแบตเตอรี่ ลดความหนาแน่นของพลังงาน นอกจากนี้ การสึกหรอของขั้วไฟฟ้าในระหว่างการใช้งานเป็นเวลานานนำไปสู่คุณภาพข้อต่อบัดกรีที่ไม่สอดคล้องกัน เพิ่มอัตราการทำงานซ้ำของชุดแบตเตอรี่
- เครื่องเชื่อมอัลตราโซนิก: เหมาะสำหรับการเชื่อมวัสดุบาง เช่น แท็บแบตเตอรี่แบบซอฟต์แพ็ค แต่ความแข็งแรงในการเชื่อมมีจำกัด ไม่สามารถจัดการกับบัสบาร์หนาหรือการเชื่อมตัวเรือนในชุดแบตเตอรี่พลังงานได้ นอกจากนี้ การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงยังไวต่อความสะอาดของพื้นผิววัสดุ—น้ำมันหรือชั้นออกไซด์ใดๆ ก็ตามอาจทำให้เกิดการเชื่อมเสมือน ซึ่งตรวจจับได้ยากในการตรวจสอบในภายหลัง และอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของแบตเตอรี่ในระหว่างการใช้งาน
- เครื่องเชื่อมด้วยอาร์กอนอาร์ค: สร้างโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนในวงกว้างระหว่างการเชื่อม ทำให้เกิดการเสียรูปที่เห็นได้ชัดเจนของตัวเรือนและแท็บแบตเตอรี่ ความเร็วในการเชื่อมที่ช้าทำให้ไม่เหมาะสำหรับการผลิตชุดแบตเตอรี่จำนวนมาก นอกจากนี้ รังสีอาร์คและสปัตเตอร์ระหว่างการเชื่อมอาจปนเปื้อนส่วนประกอบของแบตเตอรี่ ส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวม
ข้อจำกัดเหล่านี้ทำให้อุปกรณ์เชื่อมแบบดั้งเดิมไม่เพียงพอมากขึ้นเรื่อยๆ ในบริบทของการผลิตแบตเตอรี่ที่มีความแม่นยำสูงและมีประสิทธิภาพสูง
เครื่องเชื่อมเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงที่โฟกัสเพื่อให้ความร้อนเฉพาะที่และรวดเร็วของส่วนประกอบแบตเตอรี่ เมื่อเทียบกับอุปกรณ์แบบดั้งเดิม พวกมันมีข้อได้เปรียบที่ตรงเป้าหมายสำหรับการเชื่อมแบตเตอรี่:
เซลล์แบตเตอรี่มีความไวต่ออุณหภูมิสูง—ความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์หรือการหลอมเหลวของไดอะแฟรม เครื่องเชื่อมเลเซอร์ให้พลังงานที่เข้มข้น โดยมีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเล็กเพียง 0.1–0.3 มม. ซึ่งแคบกว่าโซน 2–5 มม. ของเครื่องเชื่อมสปอตมาก สิ่งนี้ช่วยลดความเสียหายจากความร้อนต่อเซลล์แบตเตอรี่ในขณะที่มั่นใจได้ถึงการเชื่อมต่อที่เสถียรของแท็บและบัสบาร์ ตัวอย่างเช่น ในการเชื่อมชุดแบตเตอรี่ทรงกระบอก 18650/21700 การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถกำหนดเป้าหมายการเชื่อมต่อแถบนิกเกิล-ขั้วแบตเตอรี่ได้อย่างแม่นยำโดยไม่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างภายในของเซลล์ ลดความเสี่ยงของการหลบหนีความร้อน
ชุดแบตเตอรี่สมัยใหม่แสวงหาความหนาแน่นของพลังงานสูง ซึ่งต้องใช้เลย์เอาต์ที่กะทัดรัดของเซลล์และส่วนประกอบ จุดโฟกัสของเครื่องเชื่อมเลเซอร์สามารถปรับได้ถึง 0.05–0.2 มม. ทำให้สามารถเชื่อมแท็บขนาดเล็กและบัสบาร์แคบได้อย่างแม่นยำ เมื่อเทียบกับข้อต่อบัดกรีระดับมิลลิเมตรของเครื่องเชื่อมสปอต การเชื่อมด้วยเลเซอร์จะลดพื้นที่ที่ใช้ในการเชื่อมต่อ ทำให้สามารถจัดเรียงเซลล์ได้มากขึ้นในปริมาณเท่ากัน ข้อได้เปรียบนี้มีความโดดเด่นเป็นพิเศษในแบตเตอรี่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและชุดแบตเตอรี่พลังงานยานยนต์พลังงานใหม่ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพความทนทานของผลิตภัณฑ์โดยตรง
ชุดแบตเตอรี่ต้องเผชิญกับการสั่นสะเทือน แรงกระแทก และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิระหว่างการใช้งาน ซึ่งต้องใช้ข้อต่อเชื่อมที่มีความต้านทานแรงดึงสูงและความต้านทานการกัดกร่อน การเชื่อมด้วยเลเซอร์จะสร้างรอยเชื่อมที่หนาแน่นและปราศจากข้อบกพร่อง โดยมีความแข็งแรงเฉือนสูงกว่าการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง 30–50% และสูงกว่าการเชื่อมสปอต 20–30% สำหรับการเชื่อมตัวเรือนแบตเตอรี่แบบปริซึม การเชื่อมด้วยเลเซอร์จะช่วยให้การซีลไร้รอยต่อ ป้องกันการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ และปรับปรุงอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ในทางตรงกันข้าม ข้อต่อบัดกรีแบบแยกส่วนของเครื่องเชื่อมสปอตมีแนวโน้มที่จะเกิดความเครียดและเกิดความล้มเหลวจากการเมื่อยล้าภายใต้การใช้งานเป็นเวลานาน
การผลิตแบตเตอรี่เกี่ยวข้องกับวัสดุต่างๆ เช่น ทองแดง อะลูมิเนียม นิกเกิล และโลหะผสมต่างๆ อุปกรณ์แบบดั้งเดิมประสบปัญหาในการเชื่อมวัสดุที่แตกต่างกัน—ตัวอย่างเช่น การเชื่อมสปอตของแท็บทองแดง-อะลูมิเนียมมักส่งผลให้เกิดสารประกอบระหว่างโลหะที่เปราะและนำไฟฟ้าได้ไม่ดี การเชื่อมด้วยเลเซอร์จะปรับพารามิเตอร์ เช่น ความหนาแน่นของพลังงานและความเร็วในการเชื่อมเพื่อควบคุมอัตราการหลอมเหลวของวัสดุที่แตกต่างกัน สร้างข้อต่อคุณภาพสูงที่มีความต้านทานการสัมผัสต่ำ นอกจากนี้ยังจัดการกับบัสบาร์หนา (2–5 มม.) และแท็บบาง (0.1–0.3 มม.) ได้อย่างเท่าเทียมกัน ปรับให้เข้ากับความต้องการในการเชื่อมที่แตกต่างกันในชุดแบตเตอรี่ ตั้งแต่การเชื่อมต่อแท็บไปจนถึงการซีลตัวเรือน
การผลิตแบตเตอรี่เป็นแบบอัตโนมัติและผลิตจำนวนมาก ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์เชื่อมเพื่อให้ทันกับการผลิต เครื่องเชื่อมเลเซอร์มีความเร็วในการเชื่อม 1–3 ม./นาที เร็วกว่าเครื่องเชื่อมสปอต 2–3 เท่า เมื่อรวมกับหุ่นยนต์หกแกนหรือระบบเคลื่อนที่แบบแกน พวกเขาสามารถเชื่อมข้อต่อบัดกรีได้หลายพันข้อต่อในชุดแบตเตอรี่เดียวด้วยคุณภาพที่สม่ำเสมอ หลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดของมนุษย์ในการทำงานด้วยตนเอง ตัวอย่างเช่น ในสายการผลิตชุดแบตเตอรี่พลังงานยานยนต์ใหม่ สถานีเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้เวลา 30–60 วินาทีต่อชุด ซึ่งตรงตามความต้องการของเอาต์พุตรายวัน 10,000+ หน่วย—ประสิทธิภาพที่อุปกรณ์เชื่อมแบบดั้งเดิมไม่สามารถเทียบได้
ความปลอดภัยของแบตเตอรี่ได้รับการควบคุมโดยมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เข้มงวด ซึ่งต้องใช้คุณภาพการเชื่อมที่ตรวจสอบย้อนกลับได้และสอดคล้องกัน เครื่องเชื่อมเลเซอร์ติดตั้งระบบควบคุมแบบดิจิทัลที่บันทึกพารามิเตอร์การเชื่อม (พลังงาน ความเร็ว ขนาดจุด) แบบเรียลไทม์ ทำให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้เต็มรูปแบบของชุดแบตเตอรี่แต่ละชุด ซึ่งแตกต่างจากเครื่องเชื่อมสปอตที่มีปัญหาการสึกหรอของขั้วไฟฟ้า การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไม่มีการสึกหรอของวัสดุสิ้นเปลือง ทำให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพข้อต่อบัดกรีที่สม่ำเสมอในแต่ละชุด ความเสถียรนี้ช่วยให้องค์กรต่างๆ ผ่านการรับรองระดับสากล เช่น IEC และ UL ซึ่งช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันทางการตลาดของผลิตภัณฑ์
เครื่องเชื่อมเลเซอร์ได้กลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานในลิงก์การผลิตแบตเตอรี่ที่สำคัญ:
- ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้สำหรับการเชื่อมแท็บขนาดเล็กของแบตเตอรี่สมาร์ทโฟนและแล็ปท็อป เพื่อให้มั่นใจในขนาดที่กะทัดรัดและการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้
- ในยานยนต์พลังงานใหม่ ชุดแบตเตอรี่พลังงาน (เช่น โมดูลแบตเตอรี่ลิเธียมไตรภาคและลิเธียมไอออนฟอสเฟต) ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับการเชื่อมต่อบัสบาร์และการซีลตัวเรือน ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความทนทานของแบตเตอรี่
- ในแบตเตอรี่จัดเก็บพลังงาน การเชื่อมด้วยเลเซอร์จัดการกับการเชื่อมโมดูลแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ ทนต่อการชาร์จและคายประจุไฟฟ้ากระแสสูงในระยะยาวโดยไม่มีข้อต่อล้มเหลว
ในสถานการณ์การเชื่อมแบตเตอรี่ เครื่องเชื่อมเลเซอร์มีประสิทธิภาพเหนือกว่าอุปกรณ์แบบดั้งเดิม เช่น การเชื่อมสปอตและการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงในการควบคุมอุณหภูมิ ความแม่นยำ ความแข็งแรงของข้อต่อ การปรับตัวของวัสดุ ประสิทธิภาพ และความเสถียรของคุณภาพ ข้อได้เปรียบเหล่านี้ตอบสนองความต้องการหลักของการผลิตแบตเตอรี่โดยตรง—ความปลอดภัย ความหนาแน่นของพลังงานสูง และความน่าเชื่อถือ—ทำให้การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีที่ขาดไม่ได้สำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่พลังงานใหม่ ในขณะที่เทคโนโลยีแบตเตอรี่ก้าวหน้าไปสู่ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและขนาดที่เล็กลง เครื่องเชื่อมเลเซอร์จะยังคงทำซ้ำต่อไป นำเสนอโซลูชันที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำยิ่งขึ้นในการผลิตแบตเตอรี่
ข้อความของคุณจะต้องอยู่ระหว่าง 20-3,000 ตัวอักษร!
