Tại sao-Việc làm sạch đầu hàn trước là rất quan trọng trong quá trình sản xuất GÓI pin lithium

Trong dây chuyền lắp ráp GÓI pin lithium, nhiều nhà tích hợp tranh luận về việc có nên bỏ qua việc vệ sinh thiết bị đầu cuối để giảm thời gian chu trình hay không. Tuy nhiên, sử dụng một hệ thống tự độngmáy làm sạch bằng lazetrước khi hàn điểm không phải là tùy chọn-đó là điều kiện tiên quyết cuối cùng để đảm bảo an toàn và năng suất.

Từ khi tế bào rời khỏi nhà máy, qua quá trình xử lý, bảo quản và cuối cùng là đưa vào dây chuyền lắp ráp PACK, các bề mặt đầu cuối chắc chắn sẽ tích tụ nhiều lớp chất gây ô nhiễm vô hình mà hoàn toàn không thể phát hiện được bằng mắt thường. Chúng có thể được chia thành ba loại chính:

• Đầu tiên, màng oxit hình thành tự nhiên trên các đầu nối đồng và nhôm-đây là chất gây ô nhiễm phổ biến nhất và có hại nhất.
• Thứ hai, các loại dầu hữu cơ như dầu chống gỉ-và chất giải phóng còn sót lại từ quá trình sản xuất tế bào.
• Thứ ba, các tạp chất như bụi, mảnh vụn cao su và sợi găng tay bám vào trong quá trình xử lý và vận chuyển.

Nguyên tắc cốt lõi của hàn laze là sử dụng chùm tia năng lượng cao-để làm nóng chảy kim loại và đạt được liên kết luyện kim. Tuy nhiên, các lớp oxit và chất hữu cơ trên bề mặt đầu cuối trực tiếp làm mất ổn định bể nóng chảy, dẫn đến một loạt các khuyết tật khi hàn:

Ở nhiệt độ cao, các chất ô nhiễm hữu cơ bay hơi ngay lập tức và khí không thể thoát ra kịp thời, tạo thành độ xốp dày đặc trong đường hàn. Điều này trực tiếp làm giảm diện tích hợp nhất hiệu quả và làm suy yếu đáng kể độ bền của mối hàn. Plasma do các chất gây ô nhiễm tạo ra cũng che chắn năng lượng laser, buộc người vận hành phải tăng công suất hàn để bù đắp-điều này có thể gây cháy-, nổ tung và bắn tung tóe kim loại.

Hơn nữa, lớp oxit cách điện cản trở phản ứng tổng hợp kim loại, dẫn đến các mối hàn giả trông có vẻ chấp nhận được nhưng thực chất là các khuyết tật bên trong-các mối hàn nguội mà việc kiểm tra bằng mắt thông thường không thể phát hiện được.

Đường hàn cuối cùng là đường dẫn điện lõi trong mô-đun pin. Độ sạch của mối hàn quyết định trực tiếp đến điện trở tiếp xúc và cũng là chìa khóa cho sự ổn định hiệu suất tổng thể của toàn bộ gói.

Đối với các thiết bị đầu cuối không được làm sạch, các lớp oxit dư và tạp chất trong đường hàn có thể gây ra sai lệch đáng kể về điện trở tiếp xúc của các kết nối nối tiếp riêng lẻ. Trong điều kiện sạc nhanh hoặc phóng điện tốc độ cao, dòng điện chỉ có thể tập trung tại các điểm hợp nhất hiệu quả cục bộ, dẫn đến hiện tượng nóng lên bất thường ở các đầu cực-với chênh lệch nhiệt độ tại các điểm riêng lẻ có khả năng vượt quá 15 độ .

Hoạt động lâu dài ở nhiệt độ cao sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa tế bào và phân hủy chất điện phân, trực tiếp làm tăng sự mất cân bằng điện áp giữa các tế bào trong mô-đun và làm suy giảm công suất trầm trọng hơn. Theo dữ liệu sản xuất đo được, các mô-đun được lắp ráp mà không làm sạch trước khi hàn thường có vòng đời giảm từ 15%–20% và độ phân tán điện trở trong trên toàn bộ gói tăng hơn gấp đôi.

Ngược lại, các dây chuyền sản xuất triển khai quy trình làm sạch bằng laser được tiêu chuẩn hóa trước khi hàn có thể ổn định nhất quán điện trở tiếp xúc của từng kết nối sê-ri trong phạm vi 20 μΩ, cải thiện đáng kể tính nhất quán của mô-đun và giảm thiểu tình trạng xuống cấp sớm của pin tại nguồn.

Khi tháo rời một số lượng lớn các trường hợp hỏng hóc sau bán hàng ở các GÓI ắc quy kéo và ắc quy lưu trữ năng lượng, có thể thấy rõ rằng việc hàn các đầu cực kém và khớp nối quá nóng là một trong những nguyên nhân gây ra trục trặc thường gặp nhất.

Các mối hàn mối hàn ẩn có khả năng chống tiếp xúc rất không ổn định. Trong các chu kỳ phóng điện liên tục, nhiệt dần dần tích tụ, đốt cháy dần các vật liệu cách nhiệt và làm mòn vỏ tế bào. Trong trường hợp cực đoan, điều này có thể trực tiếp gây ra hiện tượng thoát nhiệt.

Hiện tại, tiêu chuẩn quy trình của các OEM ô tô hàng đầu và các nhà tích hợp lưu trữ năng lượng hàng đầu đã thống nhất quy định rằng việc vệ sinh thiết bị đầu cuối hàn trước là một bước bắt buộc. Đặc biệt, các tế bào đã được bảo quản hơn 72 giờ hoặc được bảo quản trong xưởng có độ ẩm cao sẽ nhanh chóng bị dày lớp oxit trên các thiết bị đầu cuối-chúng phải được làm sạch lại trước khi hàn và bị nghiêm cấm xử lý trực tiếp trên thiết bị. Việc bỏ qua bước này không chỉ khiến sản phẩm khó đạt được các chứng nhận an toàn có thẩm quyền mà còn gây ra chi phí cho dịch vụ hậu mãi và thu hồi hàng loạt cũng lớn hơn nhiều so với khoản đầu tư vào chính quy trình làm sạch.

Nhiều nhà máy phản đối việc thực hiện bước làm sạch, chủ yếu là do lo ngại về chi phí thiết bị tăng lên và thời gian sản xuất chậm hơn. Tuy nhiên, dữ liệu sản xuất trong thế giới thực lại cho thấy câu chuyện ngược lại.

Trên các dây chuyền sản xuất không được làm sạch trước khi hàn, tỷ lệ lỗi hàn bằng laser thường vượt quá 0,8%. Khối lượng làm lại lớn cần thiết cho các mối nối nguội, độ xốp và điểm bị vỡ không chỉ gây lãng phí tế bào và vật liệu thanh cái mà còn tiêu tốn đáng kể nhân công và giờ công. Sau khi thêm trạm làm sạch bằng laser tự động, năng suất hàn có thể được duy trì ổn định trên 99,5% và chi phí làm lại giảm đáng kể.

Đồng thời, các đầu cuối sạch mang lại hiệu quả ghép năng lượng laser cao hơn, loại bỏ nhu cầu vận hành quá tải công suất cao kéo dài. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ của các bộ phận cốt lõi như tia laser và điện kế một cách hiệu quả, đồng thời giảm chi phí bảo trì thiết bị. Hơn nữa, làm sạch bằng laser là một quy trình không tiếp xúc, không cần tiêu hao, với chu trình làm sạch trên mỗi tế bào được kiểm soát trong vòng 2 giây. Nó có thể được tích hợp liền mạch với trạm hàn mà không ảnh hưởng đến hiệu quả chung của dây chuyền sản xuất.

Oxit và cặn cách điện trên các cực của pin ảnh hưởng trực tiếp đến tính toàn vẹn của khớp. Loại bỏ các chất gây ô nhiễm này trước khi hàn là một trong những cách hiệu quả nhất đểgiải quyết 70% lỗi hàntrong các đường nối tự động. Để hiểu cách chuẩn bị bề mặt phù hợp với các bước sản xuất trước đó, hãy đọc hướng dẫn của chúng tôi vềlàm sạch điện cực pin lithiumhoặc tìm hiểu thêm vềTối đa hóa hiệu quả với việc làm sạch bằng lasertrên toàn bộ dòng.

Thứ nhất, kiểm soát chặt chẽ thời hạn hiệu lực làm sạch. Sau khi làm sạch, các cực tiếp xúc với không khí sẽ nhanh chóng hình thành lại lớp oxit. Trong môi trường có độ ẩm cao, thời gian làm sạch hiệu quả của cửa sổ chỉ là 1-2 giờ. Nếu vượt quá thời gian này thì bắt buộc phải làm sạch lại-không được phép hàn trực tiếp.

Thứ hai, chuẩn hóa phạm vi làm sạch. Chỉ khu vực hàn nơi thanh cái tiếp xúc mới cần được làm sạch; không cần phải làm sạch trên diện rộng. Điều này tránh làm hỏng lớp thụ động tự nhiên trên các đầu cực, từ đó cân bằng độ tin cậy khi hàn với khả năng chống ăn mòn lâu dài.

Bề mặt đầu cực yêu cầu khả năng kiểm soát xung tinh tế để loại bỏ cặn cách điện mà không làm thay đổi lớp dẫn điện bằng đồng/nhôm bên dưới. Tìm hiểu thêm về chính xác của chúng tôimáy làm sạch xung laserđược tối ưu hóa cho các tiếp điểm điện tử nhạy cảm.

Làm sạch thiết bị đầu cuối hàn trước không bao giờ là một bước bổ sung không cần thiết mà chỉ đơn thuần là đánh bóng-đó là một quy trình cơ bản giúp ổn định năng suất hàn, đảm bảo hiệu suất của pin và bảo vệ sự an toàn của sản phẩm.

Cạm bẫy lớn nhất trong quy trình sản xuất hàng loạt là "tiết kiệm được một ít tiền nhưng lại gặp rủi ro lớn". Việc mù quáng bỏ qua bước làm sạch được tiêu chuẩn hóa có vẻ như giúp tăng sản lượng trong thời gian ngắn và cắt giảm chi phí, nhưng trên thực tế, điều này lại gây ra tổn hại đến độ tin cậy và an toàn của sản phẩm-một sự đánh đổi mà đơn giản là không mang lại kết quả.