ალუმინის გარსიანი ბატარეების ლაზერული შედუღების ტექნოლოგიის დეტალური ახსნა

კვადრატული ალუმინის გარსის მქონე ლითიუმის აკუმულატორებს ბევრი უპირატესობა აქვთ, როგორიცაა მარტივი სტრუქტურა, კარგი დარტყმაგამძლეობა, მაღალი ენერგიის სიმკვრივე და დიდი ტევადობა. ისინი ყოველთვის წარმოადგენდნენ შიდა ლითიუმის აკუმულატორების წარმოებისა და განვითარების მთავარ მიმართულებას და ბაზრის 40%-ზე მეტს შეადგენდნენ.

კვადრატული ალუმინის გარსის მქონე ლითიუმის აკუმულატორის სტრუქტურა ნაჩვენებია ნახაზზე და შედგება აკუმულატორის ბირთვისგან (დადებითი და უარყოფითი ელექტროდების ფურცლები, გამყოფი), ელექტროლიტის, გარსის, ზედა საფარის და სხვა კომპონენტებისგან.

კვადრატული ალუმინის კორპუსის ლითიუმის აკუმულატორის სტრუქტურა

კვადრატული ალუმინის გარსის მქონე ლითიუმის აკუმულატორების წარმოებისა და აწყობის პროცესში, დიდი რაოდენობითლაზერული შედუღებასაჭიროა ისეთი პროცესები, როგორიცაა: ბატარეის ელემენტებისა და საფარის ფირფიტების რბილი შეერთებების შედუღება, საფარის ფირფიტის დალუქვის შედუღება, დალუქვის ლურსმნების შედუღება და ა.შ. ლაზერული შედუღება პრიზმული კვების აკუმულატორების შედუღების მთავარი მეთოდია. მაღალი ენერგიის სიმკვრივის, კარგი სიმძლავრის სტაბილურობის, შედუღების მაღალი სიზუსტის, მარტივი სისტემატური ინტეგრაციის და მრავალი სხვა უპირატესობის გამო,ლაზერული შედუღებაშეუცვლელია პრიზმული ალუმინის გარსიანი ლითიუმის აკუმულატორების წარმოების პროცესში.

Maven-ის 4-ღერძიანი ავტომატური გალვანომეტრის პლატფორმაბოჭკოვანი ლაზერული შედუღების მანქანა

ზედა საფარის დალუქვის შედუღების ნაკერები კვადრატული ალუმინის კორპუსის მქონე აკუმულატორებში ყველაზე გრძელი შედუღების ნაკერებია და ასევე შედუღების ნაკერებს ყველაზე დიდი დრო სჭირდება. ბოლო წლებში ლითიუმის აკუმულატორების წარმოების ინდუსტრია სწრაფად განვითარდა და ზედა საფარის დალუქვის ლაზერული შედუღების პროცესის ტექნოლოგია და მისი აღჭურვილობის ტექნოლოგიაც სწრაფად განვითარდა. აღჭურვილობის შედუღების სხვადასხვა სიჩქარისა და მუშაობის მიხედვით, ზედა საფარის ლაზერული შედუღების აღჭურვილობასა და პროცესებს დაახლოებით სამ ერად ვყოფთ. ესენია 1.0 ერა (2015-2017) შედუღების სიჩქარით <100 მმ/წმ, 2.0 ერა (2017-2018) 100-200 მმ/წმ და 3.0 ერა (2019-) 200-300 მმ/წმ. ქვემოთ მოცემულია ტექნოლოგიის განვითარების ეტაპები დროის გზაზე:

1. ზედა საფარის ლაზერული შედუღების ტექნოლოგიის 1.0 ერა

შედუღების სიჩქარე＜100 მმ/წმ

2015 წლიდან 2017 წლამდე, შიდა ახალი ენერგეტიკული ავტომობილები, რომლებიც პოლიტიკის გამო იყო განპირობებული, აფეთქებით გაიზარდა და ელექტრო აკუმულატორების ინდუსტრიამ გაფართოება დაიწყო. თუმცა, შიდა საწარმოების ტექნოლოგიების დაგროვება და ნიჭის რეზერვები ჯერ კიდევ შედარებით მცირეა. დაკავშირებული აკუმულატორების წარმოების პროცესები და აღჭურვილობის ტექნოლოგიები ასევე საწყის ეტაპზეა და აღჭურვილობის ავტომატიზაციის ხარისხი შედარებით დაბალია, აღჭურვილობის მწარმოებლებმა ახლახან დაიწყეს ელექტრო აკუმულატორების წარმოებაზე ყურადღების მიქცევა და კვლევასა და განვითარებაში ინვესტიციების გაზრდა. ამ ეტაპზე, ინდუსტრიის წარმოების ეფექტურობის მოთხოვნები კვადრატული აკუმულატორის ლაზერული დალუქვის აღჭურვილობისთვის, როგორც წესი, 6-10PPM-ია. აღჭურვილობის გადაწყვეტა, როგორც წესი, იყენებს 1 კვტ სიმძლავრის ბოჭკოვან ლაზერს ჩვეულებრივი გამოსხივების გზით გამოსასხივებლად.ლაზერული შედუღების თავი(როგორც სურათზეა ნაჩვენები), ხოლო შედუღების თავი სერვოპლატფორმული ძრავით ან ხაზოვანი ძრავით ამოძრავდება. მოძრაობა და შედუღება, შედუღების სიჩქარე 50-100 მმ/წმ.

1 კვტ სიმძლავრის ლაზერის გამოყენება აკუმულატორის ბირთვის ზედა საფარის შესადუღებლად

შილაზერული შედუღებაამ პროცესში, შედუღების შედარებით დაბალი სიჩქარისა და შედუღების შედარებით ხანგრძლივი თერმული ციკლის დროის გამო, გამდნარ აუზს საკმარისი დრო აქვს დინებისა და გამყარებისთვის, ხოლო დამცავ გაზს შეუძლია უკეთ დაფაროს გამდნარი აუზი, რაც აადვილებს გლუვი და სრული ზედაპირის მიღებას, კარგი კონსისტენციის შედუღებას, როგორც ეს ქვემოთ არის ნაჩვენები.

ზედა საფარის დაბალი სიჩქარით შედუღებისთვის შედუღების ნაკერის ფორმირება

აღჭურვილობის თვალსაზრისით, მიუხედავად იმისა, რომ წარმოების ეფექტურობა მაღალი არ არის, აღჭურვილობის სტრუქტურა შედარებით მარტივია, სტაბილურობა კარგია და აღჭურვილობის ღირებულება დაბალია, რაც კარგად აკმაყოფილებს ინდუსტრიის განვითარების საჭიროებებს ამ ეტაპზე და საფუძველს უყრის შემდგომ ტექნოლოგიურ განვითარებას.

მიუხედავად იმისა, რომ ზედა საფარის დალუქვის შედუღების 1.0 ერას აქვს მარტივი აღჭურვილობის გადაწყვეტის, დაბალი ღირებულებისა და კარგი სტაბილურობის უპირატესობები. თუმცა, მისი თანდაყოლილი შეზღუდვებიც აშკარაა. აღჭურვილობის თვალსაზრისით, ძრავის მუშაობის სიმძლავრე ვერ აკმაყოფილებს სიჩქარის შემდგომი გაზრდის მოთხოვნას; ტექნოლოგიის თვალსაზრისით, შედუღების სიჩქარისა და ლაზერული სიმძლავრის უბრალოდ გაზრდა შემდგომი დაჩქარებისთვის გამოიწვევს შედუღების პროცესის არასტაბილურობას და მოსავლიანობის შემცირებას: სიჩქარის გაზრდა ამცირებს შედუღების თერმული ციკლის დროს და ლითონის დნობის პროცესი უფრო ინტენსიურია, იზრდება შხეფები, უარესდება მინარევებისადმი ადაპტირება და უფრო მეტად წარმოიქმნება შხეფები. ამავდროულად, მცირდება გამდნარი აუზის გამყარების დრო, რაც იწვევს შედუღების ზედაპირის უხეშობას და კონსისტენციის შემცირებას. როდესაც ლაზერული ლაქა პატარაა, სითბოს შეყვანა დიდი არ არის და შხეფების შემცირება შესაძლებელია, მაგრამ შედუღების სიღრმისა და სიგანის თანაფარდობა დიდია და შედუღების სიგანე საკმარისი არ არის; როდესაც ლაზერული ლაქა დიდია, შედუღების სიგანის გასაზრდელად საჭიროა უფრო დიდი ლაზერული სიმძლავრის შეყვანა. დიდია, მაგრამ ამავდროულად გამოიწვევს შედუღების დროს გაფრქვევის გაზრდას და შედუღების ზედაპირის ფორმირების ხარისხის დაქვეითებას. ამ ეტაპზე ტექნიკური დონის გათვალისწინებით, შემდგომი დაჩქარება ნიშნავს, რომ მოსავლიანობა უნდა ჩანაცვლდეს ეფექტურობაზე და აღჭურვილობისა და პროცესის ტექნოლოგიის განახლების მოთხოვნები ინდუსტრიის მოთხოვნად იქცა.

2. ზედა ყდის 2.0 ერალაზერული შედუღებატექნოლოგია

შედუღების სიჩქარე 200 მმ/წმ

2016 წელს ჩინეთში ავტომობილის აკუმულატორების დადგმული სიმძლავრე დაახლოებით 30.8 გვტ.სთ იყო, 2017 წელს დაახლოებით 36 გვტ.სთ, ხოლო 2018 წელს, შემდგომი აფეთქების შედეგად დადგმული სიმძლავრე 57 გვტ.სთ-ს მიაღწია, რაც წლიურ ზრდას 57%-ით შეადგენს. ახალი ენერგომოხმარების მსუბუქი ავტომობილების წარმოებამ ასევე თითქმის ერთი მილიონი გამოუშვა, რაც წლიურ ზრდას 80.7%-ით შეადგენს. დადგმული სიმძლავრის აფეთქების მიზეზი ლითიუმის აკუმულატორების წარმოების სიმძლავრის გაზრდაა. ახალი ენერგომოხმარების მსუბუქი ავტომობილების აკუმულატორები დადგმული სიმძლავრის 50%-ზე მეტს შეადგენს, რაც ასევე ნიშნავს, რომ ინდუსტრიის მოთხოვნები აკუმულატორების მუშაობისა და ხარისხის მიმართ სულ უფრო მკაცრი გახდება და წარმოების აღჭურვილობის ტექნოლოგიისა და დამუშავების ტექნოლოგიის თანმხლები გაუმჯობესება ახალ ერაში შევიდა: ერთხაზიანი წარმოების სიმძლავრის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, ზედა საფარის ლაზერული შედუღების აღჭურვილობის წარმოების სიმძლავრე 15-20 ppm-მდე უნდა გაიზარდოს და მისი...ლაზერული შედუღებასიჩქარემ უნდა მიაღწიოს 150-200 მმ/წმ-ს. ამიტომ, წამყვანი ძრავების თვალსაზრისით, სხვადასხვა აღჭურვილობის მწარმოებელმა განახლებული ხაზოვანი ძრავის პლატფორმა ისე განაახლა, რომ მისი მოძრაობის მექანიზმი აკმაყოფილებს მართკუთხა ტრაექტორიის 200 მმ/წმ ერთგვაროვანი სიჩქარის შედუღების მოძრაობის შესრულების მოთხოვნებს; თუმცა, მაღალსიჩქარიანი შედუღების დროს შედუღების ხარისხის უზრუნველსაყოფად საჭიროა შემდგომი პროცესის გარღვევა და ინდუსტრიის კომპანიებმა ჩაატარეს მრავალი კვლევა და კვლევა: 1.0 ერასთან შედარებით, მე-2.0 ერაში მაღალსიჩქარიანი შედუღების პრობლემა შემდეგია: ჩვეულებრივი ბოჭკოვანი ლაზერების გამოყენებით, ჩვეულებრივი შედუღების თავების მეშვეობით ერთი წერტილის სინათლის წყაროს გამოსატანად, შერჩევა რთულია 200 მმ/წმ მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად.

თავდაპირველ ტექნიკურ გადაწყვეტაში, შედუღების ფორმირების ეფექტის კონტროლი შესაძლებელია მხოლოდ პარამეტრების კონფიგურაციით, ლაქის ზომის რეგულირებით და ძირითადი პარამეტრების, როგორიცაა ლაზერული სიმძლავრე, რეგულირებით: უფრო პატარა ლაქის მქონე კონფიგურაციის გამოყენებისას, შედუღების აუზის საკეტის ხვრელი იქნება პატარა, აუზის ფორმა არასტაბილური და შედუღება გახდება არასტაბილური. ნაკერის შედუღების სიგანეც შედარებით მცირეა; უფრო დიდი სინათლის ლაქის მქონე კონფიგურაციის გამოყენებისას, საკეტის ხვრელი გაიზრდება, მაგრამ შედუღების სიმძლავრე მნიშვნელოვნად გაიზრდება და მნიშვნელოვნად გაიზრდება გაფრქვევისა და აფეთქების სიჩქარე.

თეორიულად, თუ გსურთ უზრუნველყოთ მაღალსიჩქარიანი შედუღების ფორმირების ეფექტილაზერული შედუღებაზედა საფარის შემთხვევაში, თქვენ უნდა აკმაყოფილებდეთ შემდეგ მოთხოვნებს:

① შედუღების ნაკერს აქვს საკმარისი სიგანე და შედუღების ნაკერის სიღრმისა და სიგანის თანაფარდობა შესაბამისია, რაც მოითხოვს, რომ სინათლის წყაროს თერმული მოქმედების დიაპაზონი საკმარისად დიდი იყოს და შედუღების ხაზის ენერგია გონივრულ დიაპაზონში იყოს;

② შედუღება გლუვია, რაც მოითხოვს შედუღების პროცესის დროს შედუღების თერმული ციკლის საკმარისად ხანგრძლივ პერიოდს, რათა გამდნარი ნივთიერება საკმარისი სითხე იყოს და შედუღებული მასალა დამცავი გაზის დაცვის ქვეშ გლუვ ლითონის შედუღებად გამყარდეს;

③ შედუღების ნაკერს აქვს კარგი კონსისტენცია და მცირე რაოდენობის ფორები და ხვრელები. ეს მოითხოვს, რომ შედუღების პროცესის დროს ლაზერი სტაბილურად მოქმედებდეს სამუშაო ნაწილზე და მაღალი ენერგიის სხივის პლაზმა განუწყვეტლივ გენერირდეს და მოქმედებდეს გამდნარი აუზის შიგნით. გამდნარი აუზი წარმოქმნის „გასაღებს“ პლაზმური რეაქციის ძალის ქვეშ. „გასაღები“, საკეტის ხვრელი საკმარისად დიდი და სტაბილურია, ისე, რომ წარმოქმნილი ლითონის ორთქლი და პლაზმა ადვილად არ გამოიდევნება და არ იწვევს ლითონის წვეთების წარმოქმნას, რაც წარმოქმნის შხეფებს, ხოლო საკეტის ხვრელის გარშემო გამდნარი აუზი ადვილად არ ინგრევა და არ მოიცავს გაზს. მაშინაც კი, თუ შედუღების პროცესის დროს უცხო საგნები დაიწვება და გაზები აფეთქებით გამოიყოფა, უფრო დიდი საკეტის ხვრელი უფრო ხელს უწყობს ასაფეთქებელი აირების გამოყოფას და ამცირებს ლითონის შხეფებს და წარმოქმნილ ხვრელებს.

ზემოაღნიშნული საკითხების საპასუხოდ, ინდუსტრიაში აკუმულატორების მწარმოებელმა კომპანიებმა და აღჭურვილობის მწარმოებელმა კომპანიებმა სხვადასხვა მცდელობა და პრაქტიკა განახორციელეს: ლითიუმის აკუმულატორების წარმოება იაპონიაში ათწლეულების განმავლობაში განვითარდა და მასთან დაკავშირებული წარმოების ტექნოლოგიები ლიდერობდა.

2004 წელს, როდესაც ბოჭკოვანი ლაზერული ტექნოლოგია ჯერ კიდევ ფართოდ კომერციულად არ იყო გამოყენებული, Panasonic-მა შერეული გამოსავლისთვის გამოიყენა LD ნახევარგამტარული ლაზერები და იმპულსური ნათურით ტუმბოს მქონე YAG ლაზერები (სქემა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში).

მრავალლაზერული ჰიბრიდული შედუღების ტექნოლოგიისა და შედუღების თავის სტრუქტურის სქემატური დიაგრამა

პულსირებული სიგნალის მიერ გენერირებული მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივის სინათლის ლაქაYAG ლაზერიმცირე ლაქით, სამუშაო ნაწილზე მოქმედება ხდება შედუღების ხვრელების შესაქმნელად, რათა მიღწეული იქნას შედუღების საკმარისი შეღწევა. ამავდროულად, დაბალი სიხშირის ნახევარგამტარული ლაზერი გამოიყენება CW უწყვეტი ლაზერის უზრუნველსაყოფად სამუშაო ნაწილის წინასწარ გაცხელებისა და შედუღებისთვის. შედუღების პროცესში გამდნარი აუზი უზრუნველყოფს მეტ ენერგიას უფრო დიდი შედუღების ხვრელების მისაღებად, შედუღების ნაკერის სიგანის გასაზრდელად და შედუღების ხვრელების დახურვის დროის გასახანგრძლივებლად, რაც ხელს უწყობს გამდნარი აუზიდან გაზის გამოსვლას და ამცირებს შედუღების ნაკერის ფორიანობას, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ.

ჰიბრიდის სქემატური დიაგრამალაზერული შედუღება

ამ ტექნოლოგიის გამოყენებით,YAG ლაზერებიდა მხოლოდ რამდენიმე ასეული ვატის სიმძლავრის მქონე LD ლაზერების გამოყენება შესაძლებელია თხელი ლითიუმის ბატარეის კორპუსების შესადუღებლად 80 მმ/წმ მაღალი სიჩქარით. შედუღების ეფექტი ნაჩვენებია ნახაზზე.

შედუღების მორფოლოგია სხვადასხვა პროცესის პარამეტრების დროს

ბოჭკოვანი ლაზერების განვითარებასთან და აღზევებასთან ერთად, ბოჭკოვანმა ლაზერულ ლითონის დამუშავებაში თანდათანობით ჩაანაცვლა იმპულსური YAG ლაზერები მათი მრავალი უპირატესობის გამო, როგორიცაა კარგი სხივის ხარისხი, მაღალი ფოტოელექტრული გარდაქმნის ეფექტურობა, ხანგრძლივი მომსახურების ვადა, მარტივი მოვლა და მაღალი სიმძლავრე.

ამგვარად, ზემოთ მოცემულ ლაზერული ჰიბრიდული შედუღების გადაწყვეტაში ლაზერული კომბინაცია განვითარდა ბოჭკოვანი ლაზერისა და დაბალი სიგანის ნახევარგამტარული ლაზერის სახით და ლაზერი ასევე კოაქსიალურად გამოდის სპეციალური დამუშავების თავის მეშვეობით (შედუღების თავი ნაჩვენებია ნახაზ 7-ში). შედუღების პროცესის დროს ლაზერის მოქმედების მექანიზმი იგივეა.

კომპოზიტური ლაზერული შედუღების შეერთება

ამ გეგმაში, პულსირებულიYAG ლაზერიჩანაცვლებულია ბოჭკოვანი ლაზერით უკეთესი სხივის ხარისხით, უფრო დიდი სიმძლავრით და უწყვეტი გამომავალი სიმძლავრით, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის შედუღების სიჩქარეს და უზრუნველყოფს შედუღების უკეთეს ხარისხს (შედუღების ეფექტი ნაჩვენებია ნახაზ 8-ში). ამიტომ, ეს გეგმა ასევე პოპულარულია ზოგიერთი მომხმარებლის მიერ. ამჟამად, ეს გადაწყვეტა გამოიყენება ელექტრო აკუმულატორის ზედა საფარის დალუქვის შედუღების წარმოებაში და შეუძლია მიაღწიოს 200 მმ/წმ შედუღების სიჩქარეს.

ზედა საფარის შედუღების გამოჩენა ჰიბრიდული ლაზერული შედუღებით

მიუხედავად იმისა, რომ ორმაგი ტალღის სიგრძის ლაზერული შედუღების გადაწყვეტა წყვეტს მაღალსიჩქარიანი შედუღების შედუღების სტაბილურობის საკითხს და აკმაყოფილებს ბატარეის ელემენტების ზედა საფარის მაღალსიჩქარიანი შედუღების შედუღების ხარისხის მოთხოვნებს, ამ გადაწყვეტასთან დაკავშირებით ჯერ კიდევ არსებობს გარკვეული პრობლემები აღჭურვილობისა და პროცესის თვალსაზრისით.

პირველ რიგში, ამ გადაწყვეტის აპარატურული კომპონენტები შედარებით რთულია, რაც მოითხოვს ორი სხვადასხვა ტიპის ლაზერის და სპეციალური ორმაგი ტალღის სიგრძის ლაზერული შედუღების სახსრების გამოყენებას, რაც ზრდის აღჭურვილობის ინვესტიციის ხარჯებს, ზრდის აღჭურვილობის მოვლა-პატრონობის სირთულეს და ზრდის აღჭურვილობის გაუმართაობის პოტენციურ წერტილებს;

მეორე, ორმაგი ტალღის სიგრძელაზერული შედუღებაგამოყენებული შეერთება შედგება ლინზების რამდენიმე ნაკრებისგან (იხ. სურათი 4). სიმძლავრის დანაკარგი უფრო დიდია, ვიდრე ჩვეულებრივი შედუღების შეერთებების შემთხვევაში და ლინზების პოზიცია შესაბამის პოზიციაზე უნდა იყოს რეგულირებული, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ორმაგი ტალღის სიგრძის ლაზერის კოაქსიალური გამომავალი. ფიქსირებულ ფოკუსურ სიბრტყეზე ფოკუსირებისას, ხანგრძლივი მაღალსიჩქარიანი მუშაობისას, ლინზების პოზიცია შეიძლება შესუსტდეს, რაც გამოიწვევს ოპტიკურ გზაზე ცვლილებებს და გავლენას მოახდენს შედუღების ხარისხზე, რაც მოითხოვს ხელით ხელახლა რეგულირებას;

მესამე, შედუღების დროს ლაზერის არეკლვა ძლიერია და ადვილად აზიანებს აღჭურვილობას და კომპონენტებს. განსაკუთრებით დეფექტური პროდუქტების შეკეთებისას, გლუვი შედუღების ზედაპირი ირეკლავს ლაზერული სინათლის დიდ რაოდენობას, რამაც შეიძლება ადვილად გამოიწვიოს ლაზერული განგაში და შეკეთებისთვის საჭიროა დამუშავების პარამეტრების კორექტირება.

ზემოთ ჩამოთვლილი პრობლემების გადასაჭრელად, ჩვენ უნდა ვიპოვოთ კვლევის სხვა გზა. 2017-2018 წლებში ჩვენ შევისწავლეთ მაღალი სიხშირის რხევა.ლაზერული შედუღებააკუმულატორის ზედა საფარის ტექნოლოგია და მისი წარმოებაში გამოყენება. ლაზერული სხივური მაღალსიხშირიანი რხევითი შედუღება (შემდგომში რხევითი შედუღება) 200 მმ/წმ სიჩქარით შედუღების კიდევ ერთი თანამედროვე მაღალსიჩქარიანი პროცესია.

ჰიბრიდულ ლაზერულ შედუღების გადაწყვეტასთან შედარებით, ამ გადაწყვეტის აპარატურული ნაწილისთვის საჭიროა მხოლოდ ჩვეულებრივი ბოჭკოვანი ლაზერი, რომელიც შერწყმულია რხევით ლაზერულ შედუღების თავთან.

რხევითი რხევითი შედუღების თავი

შედუღების თავის შიგნით არის ძრავით მომუშავე ამრეკლავი ლინზა, რომლის დაპროგრამებაც შესაძლებელია ლაზერის რხევის სამართავად შემუშავებული ტრაექტორიის ტიპის (ჩვეულებრივ, წრიული, S-ფორმის, 8-ფორმის და ა.შ.), რხევის ამპლიტუდისა და სიხშირის მიხედვით. შედუღების განივი კვეთის ფორმირება შესაძლებელია სხვადასხვა ფორმისა და ზომის.

სხვადასხვა რხევის ტრაექტორიების ქვეშ მიღებული შედუღებები

მაღალი სიხშირის მბრუნავი შედუღების თავი ამოძრავებულია ხაზოვანი ძრავით, რათა შედუღდეს სამუშაო ნაწილებს შორის არსებული ნაპრალის გასწვრივ. უჯრედის გარსის კედლის სისქის მიხედვით, შეირჩევა შესაბამისი მბრუნავი ტრაექტორიის ტიპი და ამპლიტუდა. შედუღების დროს, სტატიკური ლაზერული სხივი ქმნის მხოლოდ V-ფორმის შედუღების განივი კვეთას. თუმცა, მბრუნავი შედუღების თავის ამოძრავებით, სხივის წერტილი მაღალი სიჩქარით ირხევა ფოკუსურ სიბრტყეზე, რაც ქმნის დინამიურ და მბრუნავ შედუღების ხვრელს, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს შედუღების სიღრმისა და სიგანის შესაბამის თანაფარდობას;

მბრუნავი შედუღების ნახვრეტი შედუღების პროცესს ურევს. ერთი მხრივ, ის ხელს უწყობს გაზის გამოსვლას და ამცირებს შედუღების ფორებს, ასევე გარკვეულ გავლენას ახდენს შედუღების აფეთქების წერტილში არსებული ნახვრეტების შეკეთებაზე (იხ. სურათი 12). მეორე მხრივ, შედუღებული ლითონი თბება და გრილდება მოწესრიგებული წესით. ცირკულაცია შედუღების ზედაპირს თევზის ქერცლის რეგულარულ და მოწესრიგებულ ნიმუშს აძლევს.

რხევითი შედუღების ნაკერების ფორმირება

შედუღებული ნაწილების ადაპტირება საღებავის დაბინძურების მიმართ სხვადასხვა რხევის პარამეტრების დროს

ზემოთ ჩამოთვლილი პუნქტები აკმაყოფილებს ზედა საფარის მაღალსიჩქარიანი შედუღების სამ ძირითად ხარისხის მოთხოვნას. ამ გადაწყვეტას სხვა უპირატესობებიც აქვს:

① რადგან ლაზერული სიმძლავრის უმეტესი ნაწილი დინამიურ საკეტის ხვრელში შეჰყავთ, გარე გაფანტული ლაზერის სიმძლავრე მცირდება, ამიტომ საჭიროა მხოლოდ უფრო მცირე ლაზერული სიმძლავრე და შედუღების სითბოს შეყვანა შედარებით დაბალია (30%-ით ნაკლები კომპოზიტურ შედუღებასთან შედარებით), რაც ამცირებს აღჭურვილობისა და ენერგიის დანაკარგებს;

② რხევითი შედუღების მეთოდს აქვს მაღალი ადაპტირება სამუშაო ნაწილების აწყობის ხარისხთან და ამცირებს დეფექტებს, რომლებიც გამოწვეულია ისეთი პრობლემებით, როგორიცაა აწყობის ეტაპები;

③ რხევით შედუღების მეთოდს აქვს ძლიერი შეკეთების ეფექტი შედუღების ხვრელებზე და ამ მეთოდის გამოყენებისას ბატარეის ბირთვის შედუღების ხვრელების შესაკეთებლად მოსავლიანობის კოეფიციენტი უკიდურესად მაღალია;

④ სისტემა მარტივია, აღჭურვილობის გამართვა და მოვლა მარტივია.

3. ზედა საფარის ლაზერული შედუღების ტექნოლოგიის 3.0 ერა

შედუღების სიჩქარე 300 მმ/წმ

ახალი ენერგეტიკული სუბსიდიების შემცირების პარალელურად, ბატარეების წარმოების ინდუსტრიის თითქმის მთელი სამრეწველო ჯაჭვი წითელ ზღვაში ჩავარდა. ინდუსტრია ასევე გადაადგილების პერიოდში შევიდა და მასშტაბისა და ტექნოლოგიური უპირატესობების მქონე წამყვანი კომპანიების წილი კიდევ უფრო გაიზარდა. თუმცა, ამავდროულად, „ხარისხის გაუმჯობესება, ხარჯების შემცირება და ეფექტურობის გაზრდა“ ბევრი კომპანიის მთავარი თემა გახდება.

დაბალი ან საერთოდ არარსებობის პერიოდში, მხოლოდ ტექნოლოგიების განმეორებითი განახლების, წარმოების უფრო მაღალი ეფექტურობის მიღწევის, ერთი აკუმულატორის წარმოების ღირებულების შემცირებისა და პროდუქტის ხარისხის გაუმჯობესების შემთხვევაში შეგვიძლია გვქონდეს კონკურსში გამარჯვების დამატებითი შანსი.

Han's Laser აგრძელებს ინვესტიციების ჩადებას აკუმულატორის ზედა საფარის მაღალსიჩქარიანი შედუღების ტექნოლოგიის კვლევაში. ზემოთ წარმოდგენილი რამდენიმე პროცესის მეთოდის გარდა, ის ასევე სწავლობს ისეთ მოწინავე ტექნოლოგიებს, როგორიცაა რგოლური წერტილოვანი ლაზერული შედუღების ტექნოლოგია და გალვანომეტრიული ლაზერული შედუღების ტექნოლოგია აკუმულატორის ზედა საფარისთვის.

წარმოების ეფექტურობის შემდგომი გაუმჯობესების მიზნით, შეისწავლეთ ზედა საფარის შედუღების ტექნოლოგია 300 მმ/წმ და უფრო მაღალი სიჩქარით. Han's Laser-მა 2017-2018 წლებში შეისწავლა სკანირების გალვანომეტრით ლაზერული შედუღების დალუქვა, გალავანმეტრით შედუღების დროს სამუშაო ნაწილის გაზისგან დაცვის რთული ტექნიკური სირთულეების და შედუღების ზედაპირის ფორმირების ცუდი ეფექტის გადალახვით და მიაღწია 400-500 მმ/წმ სიჩქარეს.ლაზერული შედუღებაუჯრედის ზედა საფარი. 26148 აკუმულატორს შედუღება მხოლოდ 1 წამს სჭირდება.

თუმცა, მაღალი ეფექტურობის გამო, უკიდურესად რთულია ისეთი დამხმარე აღჭურვილობის შემუშავება, რომელიც შესაბამისობაში იქნება ეფექტურობასთან და აღჭურვილობის ღირებულებაც მაღალია. ამიტომ, ამ გადაწყვეტისთვის კომერციული გამოყენების შემდგომი შემუშავება არ განხორციელებულა.

შემდგომ განვითარებასთან ერთად,ბოჭკოვანი ლაზერიტექნოლოგიის გამოყენებით, გამოვიდა ახალი მაღალი სიმძლავრის ბოჭკოვანი ლაზერები, რომლებსაც შეუძლიათ პირდაპირ გამოსცენ რგოლის ფორმის სინათლის ლაქები. ამ ტიპის ლაზერს შეუძლია წერტილოვანი რგოლისებრი ლაზერული ლაქების გამოტანა სპეციალური მრავალშრიანი ოპტიკური ბოჭკოების მეშვეობით, ხოლო ლაქის ფორმისა და სიმძლავრის განაწილების რეგულირება შესაძლებელია, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზზე.

სხვადასხვა რხევის ტრაექტორიების ქვეშ მიღებული შედუღებები

რეგულირების გზით, ლაზერის სიმძლავრის სიმკვრივის განაწილება შეიძლება მივიღოთ წერტილოვანი დონატის ფორმის. ამ ტიპის ლაზერს, როგორც ეს ნახაზზეა ნაჩვენები, კორონა ეწოდება.

რეგულირებადი ლაზერული სხივი (შესაბამისად: ცენტრალური ნათურა, ცენტრალური ნათურა + რგოლის ნათურა, რგოლის ნათურა, ორი რგოლის ნათურა)

2018 წელს გამოიცადა ამ ტიპის მრავალი ლაზერის გამოყენება ალუმინის გარსის აკუმულატორის უჯრედის ზედა საფარის შედუღებისას და Corona ლაზერის საფუძველზე დაიწყო კვლევა აკუმულატორის უჯრედის ზედა საფარის ლაზერული შედუღებისთვის 3.0 პროცესის ტექნოლოგიური გადაწყვეტის შესახებ. როდესაც Corona ლაზერი ასრულებს წერტილოვანი რგოლის რეჟიმის გამომავალ სიგნალს, მისი გამომავალი სხივის სიმძლავრის სიმკვრივის განაწილების მახასიათებლები მსგავსია ნახევარგამტარული + ბოჭკოვანი ლაზერის კომპოზიტური გამომავალი სიგნალისა.

შედუღების პროცესის დროს, მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივის მქონე ცენტრალური წერტილის ნათურა ქმნის საკეტის ხვრელს ღრმა შეღწევადობის შედუღებისთვის, რათა მიღწეულ იქნას შედუღების საკმარისი შეღწევა (ჰიბრიდული შედუღების ხსნარში ბოჭკოვანი ლაზერის გამომავალი სხივის მსგავსი), ხოლო რგოლისებრი ნათურა უზრუნველყოფს უფრო მეტ სითბოს შეყვანას, აფართოებს საკეტის ხვრელს, ამცირებს ლითონის ორთქლისა და პლაზმის ზემოქმედებას თხევად ლითონზე საკეტის ხვრელის კიდეზე, ამცირებს ლითონის შხეფებს და ზრდის შედუღების თერმული ციკლის დროს, რაც ხელს უწყობს გამდნარი სითხის გაზს უფრო ხანგრძლივი დროის განმავლობაში გამოსვლაში, რაც აუმჯობესებს მაღალსიჩქარიანი შედუღების პროცესების სტაბილურობას (ჰიბრიდული შედუღების ხსნარებში ნახევარგამტარული ლაზერების გამომავალი სხივის მსგავსი).

ტესტის დროს ჩვენ შევდუღეთ თხელკედლიანი გარსიანი ბატარეები და აღმოვაჩინეთ, რომ შედუღების ზომის თანმიმდევრულობა კარგი იყო და პროცესის შესაძლებლობა CPK კარგი იყო, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 18-ზე.

აკუმულატორის ზედა საფარის შედუღების იერსახე 0.8 მმ კედლის სისქით (შედუღების სიჩქარე 300 მმ/წმ)

აპარატურის თვალსაზრისით, ჰიბრიდული შედუღების გადაწყვეტისგან განსხვავებით, ეს გადაწყვეტა მარტივია და არ საჭიროებს ორ ლაზერს ან სპეციალურ ჰიბრიდულ შედუღების თავს. მას მხოლოდ ჩვეულებრივი, მაღალი სიმძლავრის ლაზერული შედუღების თავი სჭირდება (რადგან მხოლოდ ერთი ოპტიკური ბოჭკო გამოსცემს ერთი ტალღის სიგრძის ლაზერს, ლინზის სტრუქტურა მარტივია, რეგულირება არ არის საჭირო და სიმძლავრის დანაკარგი დაბალია), რაც აადვილებს მის გამართვას და მოვლას, ხოლო აღჭურვილობის სტაბილურობა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია.

აპარატურული გადაწყვეტის მარტივი სისტემისა და აკუმულატორის უჯრედის ზედა საფარის მაღალსიჩქარიანი შედუღების პროცესის მოთხოვნების დაკმაყოფილების გარდა, ამ გადაწყვეტას სხვა უპირატესობებიც აქვს ტექნოლოგიურ გამოყენებაში.

ტესტის დროს, ჩვენ შევდუღეთ აკუმულატორის ზედა საფარი 300 მმ/წმ მაღალი სიჩქარით და მაინც მივაღწიეთ შედუღების კარგ ეფექტს. გარდა ამისა, 0.4, 0.6 და 0.8 მმ სხვადასხვა კედლის სისქის მქონე გარსებისთვის, მხოლოდ ლაზერული გამომავალი რეჟიმის რეგულირებით, შესაძლებელია კარგი შედუღების შესრულება. თუმცა, ორმაგი ტალღის სიგრძის ლაზერული ჰიბრიდული შედუღების გადაწყვეტილებებისთვის, აუცილებელია შედუღების თავის ან ლაზერის ოპტიკური კონფიგურაციის შეცვლა, რაც გამოიწვევს აღჭურვილობისა და გამართვის დროის ზრდას.

ამიტომ, წერტილოვანი რგოლის ლაქალაზერული შედუღებაგადაწყვეტა არა მხოლოდ 300 მმ/წმ სიჩქარით ზედა საფარის ულტრამაღალი სიჩქარის შედუღებას უზრუნველყოფს და ასევე აუმჯობესებს ელექტრო აკუმულატორების წარმოების ეფექტურობას. აკუმულატორების მწარმოებელი კომპანიებისთვის, რომლებსაც მოდელების ხშირი შეცვლა სჭირდებათ, ამ გადაწყვეტას ასევე შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს აღჭურვილობისა და პროდუქტების ხარისხი, თავსებადობა, მოდელის შეცვლისა და გამართვის დროის შემცირება.

აკუმულატორის ზედა საფარის შედუღების იერსახე 0.4 მმ კედლის სისქით (შედუღების სიჩქარე 300 მმ/წმ)

აკუმულატორის ზედა საფარის შედუღების იერსახე 0.6 მმ კედლის სისქით (შედუღების სიჩქარე 300 მმ/წმ)

კორონას ლაზერული შედუღების შეღწევა თხელკედლიანი უჯრედული შედუღებისთვის - პროცესის შესაძლებლობები

ზემოთ ხსენებული Corona ლაზერის გარდა, AMB და ARM ლაზერებს აქვთ მსგავსი ოპტიკური გამომავალი მახასიათებლები და მათი გამოყენება შესაძლებელია ისეთი პრობლემების გადასაჭრელად, როგორიცაა ლაზერული შედუღების სპრეის გაუმჯობესება, შედუღების ზედაპირის ხარისხის გაუმჯობესება და მაღალსიჩქარიანი შედუღების სტაბილურობის გაუმჯობესება.

4. შეჯამება

ზემოთ ხსენებული სხვადასხვა გადაწყვეტილებები რეალურ წარმოებაში გამოიყენება როგორც ადგილობრივი, ასევე უცხოური ლითიუმის ბატარეების მწარმოებელი კომპანიების მიერ. წარმოების განსხვავებული დროისა და ტექნიკური ფონის გამო, ინდუსტრიაში ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა პროცესის გადაწყვეტილებები, თუმცა კომპანიებს უფრო მაღალი მოთხოვნები აქვთ ეფექტურობისა და ხარისხის მიმართ. ის მუდმივად იხვეწება და მალე ტექნოლოგიების ავანგარდში მყოფი კომპანიები უფრო მეტ ახალ ტექნოლოგიას გამოიყენებენ.

ჩინეთის ახალი ენერგეტიკული ბატარეების ინდუსტრია შედარებით გვიან დაიწყო და სწრაფად განვითარდა ეროვნული პოლიტიკის შედეგად. დაკავშირებული ტექნოლოგიები მთელი ინდუსტრიული ჯაჭვის ერთობლივი ძალისხმევით განაგრძობს განვითარებას და მნიშვნელოვნად ამცირებს ჩამორჩენას გამორჩეულ საერთაშორისო კომპანიებთან. როგორც ადგილობრივი ლითიუმის ბატარეების აღჭურვილობის მწარმოებელი, Maven ასევე მუდმივად იკვლევს საკუთარ უპირატესობებს, ეხმარება ბატარეის პაკეტების აღჭურვილობის განმეორებით განახლებას და გვთავაზობს უკეთეს გადაწყვეტილებებს ახალი ენერგიის შესანახი ბატარეის მოდულების პაკეტების ავტომატიზირებული წარმოებისთვის.