Dengan perkembangan pesat teknologi penyimpanan energi baru,manufaktur baterai lithium-ionKualitas secara langsung menentukan kepadatan energi, masa pakai siklus, dan keamanannya. Di antara proses penyambungan komponen baterai,pengelasan ultrasonik telah menjadi solusi inti untuk pengikatan rakitan tab dan elektroda, berkat tidak adanya kerusakan termal, kekuatan pengikatan yang tinggi, dan kontrol proses yang stabil.
1. Pendahuluan
Pada kendaraan energi baru dan sistem penyimpanan energi, permintaan akan baterai lithium-ion berkinerja tinggi telah meningkatkan persyaratan yang lebih tinggi untuk keandalan dan konsistensi sambungan komponen internal. Metode pengelasan tradisional seperti pengelasan resistansi dan laser menghadapi masalah seperti masukan panas yang berlebihan, yang merusak diafragma, melelehkan tab, atau meningkatkan resistansi internal sambungan, sehingga membatasi kinerja baterai.
Pengelasan ultrasonik mencapai pengikatan padat melalui getaran mekanis frekuensi tinggi, menghindari sumber panas eksternal dan mengatasi kerusakan termal pada komponen sensitif. Peralatan pengelasan ultrasonik canggih mengintegrasikan kontrol presisi dan struktur berkinerja tinggi, beradaptasi dengan berbagai material dan struktur baterai. Makalah ini mengeksplorasi karakteristik teknis dan efek aplikasinya untuk mendukung optimalisasi manufaktur baterai.
2. Karakteristik Teknis Inti Peralatan Pengelasan Ultrasonik
2.1 Sistem Kontrol Presisi
Peralatan ini menggunakan sirkuit kontrol terpadu berbasis mikroprosesor untuk pemantauan dan penyesuaian pengelasan secara real-time. Fungsi pelacakan frekuensi otomatisnya secara dinamis mengkompensasi penyimpangan yang disebabkan oleh perubahan suhu komponen atau keausan, menjaga frekuensi getaran dalam kisaran optimal, memastikan transmisi energi yang stabil dan menghindari pemborosan atau panas berlebih.
Dalam penyesuaian parameter, alat ini mendukung pengaturan fleksibel untuk waktu pra-pemuatan, waktu pengelasan, daya keluaran, dan waktu penahanan tekanan. Antarmuka manusia-mesin yang ramah pengguna, dengan pengkodean anti-interferensi, mencegah kesalahan parameter akibat interferensi elektromagnetik, sehingga memastikan stabilitas proses di lingkungan industri.
2.2 Struktur Mekanik dengan Stabilitas Tinggi
Komponen pemandu presisi tinggi memastikan gerakan linier yang stabil selama penerapan tekanan kepala pengelasan dan transmisi getaran, mengurangi penyimpangan posisi akibat getaran mekanis, memastikan gaya pengelasan yang seragam, dan menghindari deformasi tab akibat konsentrasi tegangan.
Kepala pengelasan, yang terbuat dari paduan dengan kekerasan tinggi dan diproses dengan penggerindaan presisi tinggi, memiliki pola permukaan yang meningkatkan gesekan untuk transfer energi yang cukup dan menawarkan ketahanan aus yang sangat baik, sehingga menjaga kualitas pengelasan yang konsisten dalam produksi massal jangka panjang.
2.3 Konfigurasi Komponen Berkinerja Tinggi
Komponen inti memastikan keandalan secara keseluruhan. Sistem konversi energi menggunakan chip keramik berkualitas tinggi dengan efisiensi konversi elektroakustik yang tinggi, mengurangi kehilangan energi saat mengubah energi listrik menjadi energi getaran mekanik. Penopang struktural seperti batang aluminium terbuat dari material berkekuatan tinggi, sehingga menghindari deformasi akibat getaran frekuensi tinggi dalam jangka panjang.
Sistem kontrol dilengkapi dengan mikroprosesor chip tunggal berkinerja tinggi, yang memproses sinyal sensor multi-saluran (tekanan, frekuensi, waktu) secara real-time untuk kontrol pengelasan loop tertutup, memastikan setiap siklus mengikuti parameter yang ditetapkan dan meningkatkan konsistensi sambungan.
3. Adaptasi Parameter pada Material Baterai Lithium-Ion
3.1 Pencocokan Parameter Pengelasan untuk Tab yang Berbeda
Peralatan ini beradaptasi dengan baik pada berbagai jenis tab. Untuk tab katoda (5-10 lapisan foil aluminium 20μm + tab aluminium murni 0,1mm), pengaturan waktu pengelasan (0,05-2s) dan daya keluaran menghasilkan ikatan yang andal. Bentuk tipikal meliputi pengelasan tiga titik 3×4mm (panjang 25mm) atau pengelasan linier 3×25mm, dengan kekuatan pengelupasan tinggi dan tanpa retak.
Untuk tab anoda (5-10 lapisan foil tembaga 10μm + tab nikel murni 0,1mm), berdasarkan konduktivitas termal dan kekerasan tembaga yang tinggi, pengaturan daya dan tekanan menghindari pengelasan virtual atau berlebihan, memastikan resistansi internal yang rendah dan konduktivitas yang stabil.
3.2 Pengelasan untuk Material Komposit dan Pelat Penutup
Produk ini memenuhi kebutuhan material komposit dan pelat penutup. Dalam pengelasan sabuk komposit Al-Ni dengan pelat penutup/dasar cangkang aluminium, produk ini menyelesaikan dua kelompok sambungan solder 3×3mm (panjang 10mm) atau 3×4mm (panjang 14mm), dan secara fleksibel mengatur titik solder (6 atau 9 per kelompok) untuk memastikan penyegelan dan stabilitas.
Untuk strip aluminium 0,1 mm dan pelat penutup aluminium 1-3 mm, waktu pengelasan yang singkat dan daya yang moderat memungkinkan pengelasan titik tunggal 3×3 mm/3×4 mm atau pengelasan titik ganda 3×3 mm (panjang 8 mm), tanpa peleburan atau deformasi pelat penutup dan kedap udara yang baik.
4. Keunggulan Kinerja dan Kualitas Pengelasan Praktis
4.1 Kualitas Pengelasan yang Sangat Baik
Dalam praktiknya, peralatan ini memastikan kualitas pengelasan yang baik dengan sambungan yang kokoh, tanpa pengelasan yang tidak sempurna/hilang, dan tanpa getaran serbuk, sehingga menghindari korsleting internal. Suhu area pengelasan berada di bawah titik leleh diafragma/bahan isolasi, sehingga mencegah terbakar atau deformasi. Parameter yang wajar mencegah retaknya tab/elektroda, sehingga memastikan integritas struktur internal.
4.2 Kemampuan Beradaptasi dengan Produksi Massal
Dalam produksi massal jangka panjang, kepala pengelasan tahan aus tinggi dan komponen yang andal menjaga kualitas yang konsisten. Fungsi anti-interferensi dan memori parameter sistem kontrol memungkinkan peralihan model yang cepat, mengurangi waktu penyesuaian. Sistem konversi energi efisiensi tinggi mengurangi konsumsi daya, dan komponen modular menyederhanakan perawatan. Sistem purna jual yang lengkap (garansi, dukungan seumur hidup) menjamin kesinambungan produksi.
5. Kesimpulan
Pengelasan ultrasonik adalah kunci untuk meningkatkan kualitas dan efisiensi baterai. Peralatan ini, dengan kontrol presisi, struktur stabil, dan komponen berkinerja tinggi, beradaptasi dengan berbagai material dan struktur, mengatasi hambatan pengelasan tradisional dengan sambungan yang kokoh, tanpa kerusakan termal, dan tanpa serbuk.
Di masa depan, dengan baterai berdensitas energi tinggi (misalnya, baterai solid-state), tuntutan akan presisi, kompatibilitas material, dan kontrol cerdas akan meningkat. Optimalisasi akan berfokus pada peningkatan stabilitas frekuensi, perluasan cakupan material, dan pengintegrasian pemantauan cerdas untuk mendukung pembangunan berkelanjutan industri baterai lithium-ion.
