Λύσεις συγκόλλησης με λέιζερ για ράβδους CCS: Ενεργοποίηση παραγωγής μπαταρίας υψηλής απόδοσης-

Η Kingslaser έχει αναπτύξει μια στεγνή διαδικασία βασισμένη σε λέιζερ-για την κατασκευή κυκλώματος FPC και το άνοιγμα του παραθύρου του μαξιλαριού με πλάτος γραμμής έως και 10 μm. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει τη συναρμολόγηση υψηλής-ακρίβειας σε εφαρμογές εξαιρετικά-μεγάλου-σχήματος, ενώ παράλληλα μειώνει τη χημική ρύπανση, απλοποιεί τις διαδικασίες, συντομεύει τους κύκλους παραγωγής και μειώνει το κόστος εργασίας.

Για να αντιμετωπίσει την εξάρτηση από τη χειροκίνητη συναρμολόγηση τερματικών νικελίου και αλουμινίου στις παραδοσιακές μεθόδους CCS, η Kingslaser εισήγαγε ένα νέο σχέδιο χρησιμοποιώντας εκτεταμένες γλωττίδες από φύλλο χαλκού. Αυτές οι γλωττίδες είναι συμβατές με εξαιρετικά λεπτά μέταλλα (Μικρότερο ή ίσο με 35 μm), συμπεριλαμβανομένων των κραμάτων χαλκού-χαλκού, χαλκού-αλουμινίου και χαλκού-αλουμινίου.

Χρησιμοποιώντας συγκόλληση με λέιζερ, οι γλωττίδες από φύλλο χαλκού μπορούν να συνδεθούν αποτελεσματικά σε ζυγούς αλουμινίου. Αυτή η καινοτομία εξαλείφει τη χειροκίνητη συναρμολόγηση, ενισχύει την αυτοματοποίηση και βελτιώνει την αξιοπιστία της διαδικασίας.

Με την ταχεία ανάπτυξη της παγκόσμιας βιομηχανίας νέας ενέργειας και την εκρηκτική ανάπτυξη της αγοράς ηλεκτρικών οχημάτων, η τεχνολογία μπαταριών, ως βασικό στοιχείο οδήγησης για ηλεκτρικά οχήματα, κάνει συνεχώς καινοτομίες όσον αφορά την υψηλή ασφάλεια, την υψηλή ενοποίηση, τον ελαφρύ σχεδιασμό και τη μείωση του κόστους. Ταυτόχρονα, οι διαδικασίες επιλογής υλικών και κατασκευής του CCS (Cells Contact System, integrated busbars), βασικό συστατικό του συστήματος μπαταριών, έχουν επίσης αναβαθμιστεί συνεχώς για να ανταποκρίνονται στις αυξανόμενες απαιτήσεις για συνολική ενσωμάτωση του οχήματος και την πολυπλοκότητα του συστήματος μπαταρίας.

Σχήμα 1. Οι ενσωματωμένες ράβδοι CCS είναι ένα από τα βασικά στοιχεία του συστήματος μπαταριών ισχύος

Επί του παρόντος, το CCS εξυπηρετεί κυρίως λειτουργίες δειγματοληψίας σήματος και συλλογής ρεύματος. Τα στοιχεία απόκτησης σήματος του παρουσιάζουν μια τάση διαφοροποίησης, που περιλαμβάνει κυρίως:

◎ Πακέτα καλωδίων: Παραδοσιακά αλλά αξιόπιστα, με πολύπλοκες δομές και χαμηλή ενσωμάτωση.
◎ Ευέλικτο τυπωμένο κύκλωμα (FPC): Βασισμένο σε φιλμ πολυιμιδίου ή πολυεστέρα, προσφέροντας εξαιρετική ευελιξία και σταθερότητα, είναι μια από τις κύριες λύσεις σήμερα.
◎ Ευέλικτο επίπεδο καλώδιο (FFC): Απλή δομή, χαμηλό κόστος, κατάλληλο για ελαφρύ σχεδιασμό.
◎ Flexible Molded Circuit Board (FDC): Προσθέτει τεχνολογία χύτευσης πάνω από το FPC, παρέχοντας ισχυρότερη τρισδιάστατη προσαρμοστικότητα.
◎ Ευέλικτο επίπεδο καλώδιο (FFC) συνδεδεμένο σε εύκαμπτο χυτευμένο κύκλωμα (FCC): Ενσωματώνει το FFC με το FPC/FDC, ενισχύοντας τη δομική ευελιξία και την αποδοτικότητα σύνδεσης, καθιστώντας το μια νέα λύση που χρησιμοποιείται αυτήν τη στιγμή.

Η εξερεύνηση και η συνύπαρξη πολλαπλών τεχνικών διαδρομών στοχεύουν κυρίως στη μείωση του συνολικού κόστους των προϊόντων CCS, ιδιαίτερα στο τμήμα δειγματοληψίας του BMS (Battery Management System), το οποίο αντιπροσωπεύει περίπου το 55% του συνολικού κόστους. Ως αποτέλεσμα, η τεχνολογία απόκτησης σήματος υψηλής-ενοποίησης και χαμηλού-κόστους έχει γίνει βασικός στόχος της έρευνας και της ανάπτυξης.

Σε αυτό το πλαίσιο, η Kingslaser έχει επικεντρωθεί σε καινοτομίες στην τεχνολογία ευέλικτων κυκλωμάτων από το 2023, προτείνοντας δύο κρίσιμες λύσεις βελτίωσης της διαδικασίας για τη βελτίωση της απόδοσης και την αναβάθμιση της κατασκευής του CCS:

● Πλήρως στεγνή διαδικασία για γρήγορη κατασκευή FPC

Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί τεχνολογία πλήρους επεξεργασίας λέιζερ για την ολοκλήρωση κρίσιμων βημάτων, όπως η χάραξη μοτίβων κυκλωμάτων FPC και το άνοιγμα παραθύρων φιλμ PI. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές υγρές διεργασίες, απλοποιεί σημαντικά τη ροή εργασιών κατασκευής, καταργεί τη χρήση χημικών αντιδραστηρίων και προσφέρει πλεονεκτήματα στη φιλικότητα προς το περιβάλλον, την ενεργειακή απόδοση και την υψηλή παραγωγικότητα. Επί του παρόντος, η Kingslaser έχει ολοκληρώσει το σχεδιασμό της διαδικασίας δεύτερης-γενιάς και έχει λάβει σχετικά διπλώματα ευρεσιτεχνίας.

● Έρευνα τεχνολογίας συγκόλλησης με λέιζερ χαλκού-αλουμινίου

Σε απάντηση στο σημείο συμφόρησης στο παραδοσιακό CCS όπου το FPC συνδέεται με ζυγούς αλουμινίου μέσω επινικελίωσης ή χύτευσης με έγχυση, η Kingslaser πρότεινε μια νέα λύση χρησιμοποιώντας άμεση συγκόλληση με λέιζερ για τη σύνδεση FPC με ζυγούς αλουμινίου. Αυτή η προσέγγιση εξαλείφει τα υλικά ενδιάμεσης σύνδεσης, απλοποιεί τη δομή, μειώνει το κόστος και βελτιώνει την κατασκευαστική συνέπεια. Η τεχνολογία αναπτύχθηκε στις αρχές του 2024 κατόπιν αιτήματος εισηγμένης εταιρείας και έχει επιτύχει προκαταρκτικά αποτελέσματα επικύρωσης.

Συνοπτικά, ως κρίσιμο στοιχείο στα πακέτα μπαταριών, το επίπεδο σχεδιασμού και κατασκευής του CCS επηρεάζει άμεσα την απόδοση και το κόστος των ηλεκτρικών οχημάτων νέας ενέργειας. Η εξερεύνηση πολλαπλών λύσεων για μονάδες απόκτησης σήματος και η εφαρμογή νέων τεχνολογιών υποδηλώνουν ότι το CCS προχωρά προς υψηλότερη απόδοση, μεγαλύτερη ενοποίηση και χαμηλότερο κόστος.

Το Flexible Printed Circuit (FPC), που συνήθως αναφέρεται ως "flex board", είναι μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος που χρησιμοποιεί εύκαμπτα μονωτικά υλικά ως βάση και επιτυγχάνει ηλεκτρονική λειτουργικότητα μέσω ακριβών σχεδίων κυκλωμάτων. Προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις παραδοσιακές άκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων, όπως εξαιρετική ευελιξία, ελαφριά δομή και ανώτερη ηλεκτρική απόδοση. Ως αποτέλεσμα, τα FPC χρησιμοποιούνται ευρέως σε έξυπνα τερματικά, φορητές συσκευές, ιατρικό εξοπλισμό και οχήματα νέας ενέργειας, καθιστώντας τα βασικό θεμέλιο για την επίτευξη μικρογραφίας, ελαφρού σχεδιασμού και ενσωμάτωσης σε σύγχρονα ηλεκτρονικά προϊόντα.

Το FPC προσφέρει εξαιρετική ευελιξία, επιτρέποντας την ελεύθερη κάμψη, δίπλωμα και τύλιγμα να προσαρμόζεται σε τρισδιάστατες-διατάξεις χώρου, επιτρέποντας την ενσωμάτωση του συγκροτήματος εξαρτημάτων και της σύνδεσης καλωδίων. Λόγω της λεπτής και ελαφριάς δομής του, το FPC μειώνει σημαντικά το μέγεθος και το βάρος των ηλεκτρονικών συσκευών, καλύπτοντας τη ζήτηση για υψηλή-πυκνότητα και συμπαγή σχεδιασμό στα σύγχρονα ηλεκτρονικά. Επιπλέον, το FPC παρέχει καλή απαγωγή θερμότητας, ισχυρή συγκόλληση και εύκολη εγκατάσταση, παρέχοντας ανώτερη συνολική απόδοση. Συγκεκριμένα, η άκαμπτη-εύκαμπτη δομή αντισταθμίζει περαιτέρω τους περιορισμούς των εύκαμπτων κυκλωμάτων όσον αφορά τη φέρουσα ικανότητα-φόρτωσης.

Εικόνα 2. Φωτογραφία ενός FPC

Ωστόσο, η κατασκευή FPC παρουσιάζει επίσης ορισμένες προκλήσεις. Καθώς τα εύκαμπτα κυκλώματα είναι συνήθως σχεδιασμένα- κατά παραγγελία, περιλαμβάνουν υψηλότερες απαιτήσεις σχεδιασμού και διεργασιών, με αποτέλεσμα σημαντική αρχική επένδυση και πολύ υψηλότερο κόστος εκκίνησης-σε σύγκριση με τα τυπικά PCB. Επιπλέον, μόλις ολοκληρωθεί η παραγωγή, οι τροποποιήσεις είναι δύσκολο να εφαρμοστούν, απαιτώντας συχνά προσαρμογές στα σχέδια βάσης ή στα φωτοτεμάχια, και η διαδικασία επισκευής για τα στρώματα κάλυψης είναι επίσης πολύπλοκη. Επιπλέον, η φύση των εύκαμπτων υλικών περιορίζει την επεκτασιμότητα στη μαζική παραγωγή και η διαδικασία κατασκευής απαιτεί εξαιρετικά ακριβή χειρισμό-οποιοσδήποτε λάθος χειρισμός μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη του κυκλώματος ή λειτουργική αστοχία.

Για να ξεπεράσει τους περιορισμούς των παραδοσιακών διαδικασιών παραγωγής, η Kingslaser έχει αφιερωθεί στην ανάπτυξη τεχνολογίας κατασκευής FPC{0}}με βάση το λέιζερ από το 2004. Εκείνο το έτος, όταν παρέδωσε την πρώτη μηχανή κοπής περιγράμματος με λέιζερ FPC στην Κίνα, παρόμοιος ξένος εξοπλισμός κόστιζε έως και 5,5 εκατομμύρια RMB. Η Kingslaser, βασιζόμενη σε ανεξάρτητη Ε&Α, ολοκλήρωσε με επιτυχία την παράδοση σε τιμή περίπου 1,5 εκατομμυρίου RMB, σπάζοντας το ξένο μονοπώλιο και σηματοδοτώντας την αρχή της εγχώριας εφαρμογής εξοπλισμού λέιζερ στον τομέα της κατασκευής ευέλικτων ηλεκτρονικών. Συγκεκριμένα, το μηχάνημα ήταν το πρώτο που υιοθέτησε έναν γραμμικό κινητήρα που εισήχθη από την HIWIN Technologies της Ταϊβάν εκείνη την εποχή, σε συνδυασμό με ένα σύστημα γαλβανόμετρου, δημιουργώντας μια πρωτοποριακή δομή επεξεργασίας λέιζερ "γραμμικού κινητήρα + γαλβανόμετρο" που βελτίωσε σημαντικά την ακρίβεια επεξεργασίας και την ταχύτητα απόκρισης.

Με βάση αυτό το θεμέλιο, η Kingslaser συνέχισε να προάγει τις πράσινες τεχνολογίες κατασκευής για ευέλικτα κυκλώματα, προτείνοντας μια ταχεία διαδικασία παραγωγής FPC που βασίζεται στην ιδέα της πλήρως στεγνής κατασκευής. Με επίκεντρο την επεξεργασία με λέιζερ, αυτή η μέθοδος εξαλείφει τα πολλαπλά σύνθετα βήματα που συναντώνται στις παραδοσιακές υγρές διεργασίες-όπως η χάραξη, η ανάπτυξη και ο χημικός καθαρισμός-και καθιερώνει μια νέα ροή εργασιών κατασκευής με επίκεντρο τη "επεξεργασία συνεχούς λέιζερ σε ρολό{-σε{4}ρολό". Σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους, η νέα διαδικασία ξεκινά με το ξετύλιγμα της πρώτης ύλης, που ακολουθείται από άνοιγμα παραθύρου με λέιζερ, μοτίβο κυκλώματος λέιζερ και κοπή περιγράμματος, επιτυγχάνοντας πραγματικά ένα πράσινο μοντέλο παραγωγής χωρίς χημικά αντιδραστήρια, λύματα και εκπομπές καυσαερίων.

Η παραδοσιακή διαδικασία κατασκευής FPC δεν είναι μόνο πολύπλοκη και καταναλώνει χώρο-αλλά επίσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από χημικά αντιδραστήρια, με αποτέλεσμα σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Απαιτεί ουσιαστική χειροκίνητη παρέμβαση, που οδηγεί σε μεγάλους κύκλους παραγωγής και υψηλή κατανάλωση ενέργειας. Αντίθετα, η τεχνολογία ξηρής-διαδικασίας της Kingslaser απλοποιεί σημαντικά τη ροή παραγωγής ενσωματώνοντας πολλαπλά στάδια μέσω επεξεργασίας λέιζερ υψηλής{4}}ακρίβειας, επιτρέποντας μια πλήρως αυτοματοποιημένη, εξαιρετικά αποδοτική και μηδενική-μέθοδο ρύπανσης για την κατασκευή ευέλικτων κυκλωμάτων. Ειδικά κάτω από τη ρύθμιση συνεχούς παραγωγής ρολού-για-ρολό, ο εξοπλισμός λέιζερ μπορεί να ενσωματωθεί απρόσκοπτα με συστήματα χειρισμού υλικού ανάντη και κατάντη, παρέχοντας μια ιδανική διεπαφή για-ευφυή κατασκευή μεγάλης κλίμακας.

Όσον αφορά τις τεχνικές επιδόσεις, αυτή η διαδικασία διαθέτει αρκετές καινοτόμες ανακαλύψεις. Πρώτον, η χρήση επεξεργασίας λέιζερ σαρωμένης-γαλβανομέτρου επιτρέπει πιο ευέλικτο και ελεύθερο σχέδιο κυκλώματος, επιτυγχάνοντας ένα ελάχιστο πλάτος γραμμής 100 microns. Αυτό ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις για κατασκευή FPC υψηλής{4}}ακρίβειας και υψηλής-πολυπλοκότητας και επιτρέπει προσαρμοσμένο μέγεθος με βάση τις απαιτήσεις των πελατών, βελτιώνοντας σημαντικά τη συμβατότητα του προϊόντος. Δεύτερον, η πλήρως στεγνή διαδικασία λέιζερ εξαλείφει πλήρως τη χημική ρύπανση που σχετίζεται με τις παραδοσιακές υγρές μεθόδους, πραγματοποιώντας μια πραγματικά φιλική προς το περιβάλλον και καθαρή παραγωγή, σύμφωνα με τις τρέχουσες τάσεις στην πράσινη κατασκευή. Επιπλέον, η διαδικασία μειώνει σημαντικά τις απαιτήσεις εργασίας και τον αριθμό των συνολικών βημάτων παραγωγής, συντομεύοντας σημαντικά τους κύκλους παραγωγής και βελτιώνοντας την παραγωγική απόδοση-καθιστώντας την καλά-που ταιριάζει στις σημερινές απαιτήσεις της αγοράς για γρήγορη επανάληψη προϊόντων και γρήγορη παράδοση.

Από την άποψη του ελέγχου{0}}κόστους, η πλήρως στεγνή διαδικασία εξαλείφει την ανάγκη για εκτυπώσεις καλουπιών και διαβρωτικών χημικών ουσιών, βελτιώνοντας σημαντικά τη χρήση υλικών μειώνοντας ταυτόχρονα τα πρόσθετα απόβλητα υλικών σχεδόν στο μηδέν, βοηθώντας τις εταιρείες να δημιουργήσουν μια πιο ανταγωνιστική δομή κόστους. Ταυτόχρονα, κατά τον χειρισμό επεξεργασίας FPC μεγάλου-μορφώματος, η διαδικασία επιλύει αποτελεσματικά την πρόκληση της διατήρησης της ακρίβειας ματίσματος στις παραδοσιακές μεθόδους, επιτρέποντας υψηλής-ακρίβειας, συνεχή παραγωγή FPC-μεγάλης περιοχής.

Στη διαδικασία κατασκευής των ενσωματωμένων ζυγών στο CCS, ο εξοπλισμός συγκόλλησης είναι ένα κρίσιμο βήμα διαδικασίας, που περιλαμβάνει κυρίως δύο μεθόδους: τη συγκόλληση με λέιζερ και τη συγκόλληση με υπερήχους. Στις παραδοσιακές διαδικασίες, η σύνδεση μεταξύ FPC και Busbar αλουμινίου απαιτεί συνήθως ένα ενδιάμεσο στοιχείο μετάβασης-μια πλάκα νικελίου. Το ένα άκρο αυτής της πλάκας νικελίου συνδέεται με το FPC, ενώ το άλλο άκρο είναι συγκολλημένο στη ράβδο αλουμινίου χρησιμοποιώντας συγκόλληση με λέιζερ (όπως συγκόλληση με λέιζερ ινών). Ωστόσο, λόγω της μακράς διαδικασίας συγκόλλησης SMT πριν από το στάδιο (π.χ. συγκόλληση, φούρνοι σήραγγας κ.λπ.), το συνολικό μήκος της γραμμής παραγωγής συχνά υπερβαίνει τα 15 μέτρα, οδηγώντας σε πολύπλοκη ροή διεργασιών, μεγάλο αποτύπωμα εξοπλισμού και χαμηλή απόδοση παραγωγής.

Σχήμα 3. Συγκόλληση με Busbar της μονάδας μπαταρίας

Για τη βελτιστοποίηση αυτής της διαδικασίας, έχει προταθεί μια νέα προσέγγιση που χρησιμοποιεί συγκόλληση με λέιζερ για να συνδέσει απευθείας το FPC με τον Busbar, εξαλείφοντας την ανάγκη για την ενδιάμεση πλάκα νικελίου. Αυτή η λύση μειώνει τον αριθμό των βημάτων της διαδικασίας και έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της συγκόλλησης και τη συνολική συμπαγή γραμμή παραγωγής. Αντιπροσωπεύει μια πολλά υποσχόμενη νέα τεχνολογία συγκόλλησης χαλκού-αλουμινίου που αξίζει περαιτέρω έρευνας και προώθησης.

Όσον αφορά την επιλογή της μεθόδου συγκόλλησης, η συγκόλληση με υπερήχους προσφέρει πλεονεκτήματα όπως είναι καθαρή και φιλική προς το περιβάλλον, χαμηλό κόστος, υψηλή απόδοση και ευκολία αυτοματισμού. Ωστόσο, λόγω της απαλότητας και της εξαιρετικής λεπτότητας του φύλλου χαλκού στα FPC, αυτή η μέθοδος απαιτεί εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια και σταθερότητα στον έλεγχο συγκόλλησης, καθώς και καθαρότητα επιφάνειας των υλικών. Διαφορετικά, μπορεί εύκολα να προκύψουν ζητήματα όπως η διείσδυση συγκόλλησης ή η ψευδής συγκόλληση.

Συγκριτικά, η συγκόλληση με λέιζερ ξεχωρίζει στη βιομηχανική αυτοματοποιημένη παραγωγή λόγω της υψηλής ακρίβειας, της υψηλής ταχύτητας, της-λειτουργίας χωρίς επαφή, της ευρείας συμβατότητας υλικών, της διαδικασίας χωρίς ρύπανση-και της εξαιρετικής επαναληψιμότητας. Ωστόσο, συνοδεύεται από υψηλότερο κόστος εξοπλισμού, μεγαλύτερη τεχνική πολυπλοκότητα και αυστηρότερες απαιτήσεις περιβαλλοντικού ελέγχου.

Επί του παρόντος, μια κοινή διαδρομή διεργασίας στην κατασκευή ολοκληρωμένων ζυγών CCS περιλαμβάνει τη χρήση ακροδεκτών πλακών νικελίου για τη σύνδεση του FPC και της ράβδου αλουμινίου. Σε αυτή τη διάταξη, η σύνδεση μεταξύ της πλάκας νικελίου και της ράβδου αλουμινίου επιτυγχάνεται συνήθως μέσω συγκόλλησης με υπερήχους ή με λέιζερ, ενώ η σύνδεση μεταξύ της πλάκας νικελίου και του FPC γίνεται με συγκόλληση με λέιζερ. Αυτή η προσέγγιση απαιτεί δύο διαφορετικές διαδικασίες συγκόλλησης, οι οποίες όχι μόνο αυξάνουν την πολυπλοκότητα της διαδικασίας αλλά περιορίζουν επίσης τα επίπεδα αυτοματισμού και την αποδοτικότητα της παραγωγής.

Η απευθείας συγκόλληση ανόμοιων μετάλλων χαλκού και αλουμινίου αντιμετωπίζει πολλές τεχνικές προκλήσεις. Από τη μια πλευρά, ο χαλκός και το αλουμίνιο διαφέρουν σημαντικά ως προς τις φυσικές ιδιότητες, όπως η θερμική αγωγιμότητα, ο συντελεστής θερμικής διαστολής και το σημείο τήξης, καθιστώντας δύσκολη τη μεταλλουργική σύνδεση. Από την άλλη πλευρά, εντός διαφορετικών περιοχών θερμοκρασίας και σύνθεσης, τείνουν να σχηματίζονται εύθραυστες διαμεταλλικές ενώσεις μεταξύ χαλκού και αλουμινίου, οι οποίες μπορούν να θέσουν σε σοβαρό κίνδυνο τη μηχανική και ηλεκτρική απόδοση της ένωσης συγκόλλησης.

Εικόνα 4. Η απευθείας συγκόλληση ανόμοιων μετάλλων χαλκού και αλουμινίου αντιμετωπίζει πολλές τεχνικές προκλήσεις

Για την αντιμετώπιση αυτής της τεχνικής πρόκλησης, η Kingslaser έχει αναπτύξει μια τεχνολογία συγκόλλησης χαλκού-αλουμινίου ανόμοιου μετάλλου βασισμένη σε πράσινο λέιζερ, η οποία επεκτείνει απευθείας το φύλλο χαλκού FPC και το συγκολλά στη ράβδο αλουμινίου, εξαλείφοντας την ανάγκη για την ενδιάμεση πλάκα νικελίου. Αυτή η προσέγγιση καταδεικνύει τα πλεονεκτήματα της πράσινης συγκόλλησης με λέιζερ στον χειρισμό υλικών υψηλής ανακλαστικότητας όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο.

Στο πείραμα, ένα τυπικό εξαιρετικά λεπτό φύλλο χαλκού 70μm από ένα FPC χρησιμοποιήθηκε ως γλωττίδα-συγκολλημένο σε μια ράβδο αλουμινίου 2,5 mm με το φύλλο χαλκού τοποθετημένο στο ανώτερο στρώμα. Το γαλβανόμετρο έλεγχε τη σπειροειδή διαδρομή λέιζερ για να αυξήσει την περιοχή που φέρει{5} τάσεις στη ζώνη συγκόλλησης με φύλλο χαλκού. Με την προσαρμογή των παραμέτρων της διαδικασίας όπως η ισχύς, η ταχύτητα, η ποσότητα αποεστίασης και το μέγεθος της διαδρομής σπειρών, αξιολογήθηκαν συστηματικά οι βασικοί δείκτες απόδοσης-συμπεριλαμβανομένης της μορφολογίας της επιφάνειας συγκόλλησης και της διατομής-, του βάθους διείσδυσης συγκόλλησης και της αντοχής αποκόλλησης-.

Παρόμοιες προκλήσεις σύνδεσης λεπτής καρτέλας-φιλμ εμφανίζονται σε όλη την παραγωγή κυττάρων, συμπεριλαμβανομένης τηςδιεργασίες συγκόλλησης με γλωττίδα μπαταρίας και ωτίδα.

Πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι μια κατάλληλη ισχύς λέιζερ μπορεί να επιτύχει τοπική τήξη του φύλλου χαλκού, δημιουργώντας συγκολλήσεις με καλή συνέχεια και σταθερό σχηματισμό. Η αντοχή αποκόλλησης μπορεί να φτάσει πάνω από 30N και το αποτέλεσμα συγκόλλησης είναι σημαντικά καλύτερο από αυτό που επιτυγχάνεται με υπερβολικά υψηλή ή χαμηλή ισχύ, που μπορεί να οδηγήσει σε έγκαυμα-με ή ψευδή συγκόλληση. Η ταχύτητα συγκόλλησης παίζει επίσης κρίσιμο ρόλο στη μορφολογία της συγκόλλησης, απαιτώντας μια ισορροπία μεταξύ της αποτελεσματικότητας επεξεργασίας και της ποιότητας συγκόλλησης.

Σχήμα 5. Αντοχή αποκόλλησης αρμών σε διαφορετικές δυνάμεις συγκόλλησης.

Όταν η ισχύς ρυθμιστεί σωστά, βελτιώνεται ο δεσμός χαλκού - αλουμινίου και ο σχηματισμός συγκόλλησης,

οδηγώντας σε υψηλότερη αντοχή εφελκυσμού σε αυτό το εύρος ισχύος

Μετά από περισσότερο από ένα χρόνο τεχνικής ανάπτυξης, η Kingslaser έχει επιτύχει μια σειρά από ανακαλύψεις στην τεχνολογία εξοπλισμού συγκόλλησης για εξαιρετικά-λεπτά μεταλλικά υλικά-όπως χαλκό-σε-αλουμίνιο, χαλκό{4}}σε-χαλκό και αλουμίνιο-ίσο με{7} 35μm)-με βελτιώσεις που παρατηρήθηκαν σε πολλούς βασικούς τομείς.

Πρώτον, η πρόκληση της παραμόρφωσης και των μεγάλων διακένων συγκόλλησης σε εξαιρετικά λεπτά μέταλλα έχει αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά, μειώνοντας σημαντικά τους κινδύνους ψευδούς συγκόλλησης και υπερβολικής συγκόλλησης. Δεύτερον, με την ανάπτυξη ενός συστήματος αυτόματης ευθυγράμμισης συγκόλλησης, η απόδοση επεξεργασίας έχει βελτιωθεί, το μήκος της γραμμής παραγωγής CCS μειώθηκε και εξοικονομήθηκε χώρος παραγωγής. Τρίτον, για την αντιμετώπιση του ζητήματος της ευθραυστότητας σε ανόμοιες μεταλλικές συγκολλήσεις, έχουν εισαχθεί προσαρμοσμένες πηγές λέιζερ με συγκεκριμένα μήκη κύματος, μετριάζοντας αποτελεσματικά τη ρωγμή και την ανεπαρκή αντοχή. Τέλος, η εξάλειψη των ενδιάμεσων πλακών νικελίου έχει μειώσει το κόστος υλικών, παρέχοντας οικονομικά οφέλη για την παραγωγή CCS μεγάλης-κλίμακας.

Επιπλέον, συνεχής βελτιστοποίηση έχει πραγματοποιηθεί σε τομείς όπως το πνευματικό τσοκ και το λογισμικό συγκόλλησης ομοαξονικής όρασης γαλβανόμετρου. Το σύστημα έχει πλέον σχεδόν επιτύχει τον στόχο της 100% αξιοπιστίας του σημείου συγκόλλησης, παρέχοντας ισχυρή τεχνική υποστήριξη για-παραγωγή CCS υψηλής ποιότητας.

Στην έρευνα σχετικά με την τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ για FPC και ανόμοια μέταλλα χαλκού-αλουμινίου, η ομάδα έργου της Kingslaser έχει επιτύχει πολλαπλά αποτελέσματα με πρακτική αξία εφαρμογής και έχει αναπτύξει συστηματικές λύσεις εξοπλισμού και διεργασιών.

Στον τομέα της κατασκευής FPC, η Kingslaser έχει αναπτύξει ένα σύστημα παραγωγής ρολού δεύτερης γενιάς-για-κύλιση πλήρως λέιζερ-βασισμένο σε ξηρή-διεργασία FFC, βελτιώνοντας σημαντικά το επίπεδο αυτοματοποίησης της κατασκευής εύκαμπτων πλακών κυκλώματος. Ο εξοπλισμός υιοθετεί μια μέθοδο επεξεργασίας με συνεχή{6}}ρολό, υποστηρίζοντας υλικά πλάτους έως 550 mm, με ακρίβεια τοποθέτησης ±0,003 mm. Ελέγχοντας επακριβώς την ταχύτητα περιέλιξης (0,1–10 m/min) και το πλάτος της γραμμής κοπής (μέχρι και 0,03 mm) και ενσωματώνοντας ένα σύστημα όρασης CCD για αυτόματη αναγνώριση στόχων και ράψιμο μοτίβων υψηλής ακρίβειας (±0,01 mm), το σύστημα μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις των δομών υψηλής πυκνότητας{15} και πολύπλοκων C.

Εικόνα 6. 2nd - Generation Roll - to - Roll Fully Laser - Based Dry - Process FFC Production Device

Αυτή η τεχνολογία όχι μόνο βελτιώνει την αποδοτικότητα της παραγωγής-με μηνιαία παραγωγική ικανότητα περίπου 10.000–15.000 τετραγωνικών μέτρων (που ισοδυναμεί με τιμή απόδοσης περίπου 1,6 έως 2,4 εκατομμύρια RMB)-αλλά επίσης εξαλείφει τα χημικά υπολείμματα και τη ρύπανση του περιβάλλοντος που σχετίζονται με τις παραδοσιακές τάσεις πράσινης υγρασίας. Οι σχετικές καινοτομίες έχουν λάβει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας με τίτλο "A Rapid FPC Manufacturing Process Based on Fully Dry Process", υπογραμμίζοντας την ισχυρή τεχνική πρωτοτυπία και τις ευρείες δυνατότητες βιομηχανικής εφαρμογής της.

Για τη συγκόλληση ανόμοιων μετάλλων χαλκού-αλουμινίου, η ομάδα του έργου έχει αναπτύξει μια πράσινη γραμμή παραγωγής συγκόλλησης με λέιζερ ειδικά σχεδιασμένη για τη βιομηχανία νέων μπαταριών ενέργειας. Αυτός ο εξοπλισμός χρησιμοποιεί πηγή λέιζερ υψηλής-απόδοσης, υψηλής- ισχύος και το πράσινο λέιζερ προσφέρει πλεονεκτήματα όπως υψηλό ποσοστό απορρόφησης, χαμηλό πιτσίλισμα, υψηλή απόδοση, εξαιρετική σταθερότητα και ανώτερη ποιότητα δέσμης. Χρησιμοποιείται κυρίως για τη συγκόλληση εξαιρετικά λεπτών μεταλλικών υλικών όπως ο χαλκός, το αλουμίνιο, το νικέλιο και το ασήμι.

Εικόνα 7. Εξοπλισμός γραμμής παραγωγής CCS Green Welding Laser

Η Kingslaser απέκτησε επίσης με επιτυχία ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας με τίτλο"Μία μέθοδος συγκόλλησης με λέιζερ για χαλκό-ανόμοια μέταλλα αλουμινίου"με βάση αυτή την τεχνολογία.

Για να επεκτείνετε αυτά τα ευρήματα σε ευρύτερα σενάρια σύνδεσης διαύλου, ανατρέξτε στο μαςΟδηγός διαδικασίας συγκόλλησης ζυγών και αντιμετώπισης ελαττωμάτων.

Wuhan Kingslaser Technology Co., Ltd.ιδρύθηκε το 2016, εστιάζοντας στην έρευνα και τη βιομηχανική εφαρμογή τεχνολογιών κατασκευής μικρο-λέιζερ. Τα τελευταία χρόνια, η εταιρεία έχει επικεντρώσει τις προσπάθειές της Ε&Α στις τεχνολογίες κατασκευής λέιζερ για ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη, διεξάγοντας-εις βάθος μελέτες και αναπτύσσοντας μια σειρά υπερταχείας επεξεργασίας λέιζερ υψηλής απόδοσης για αυτόν τον τομέα. Αυτές οι λύσεις προσφέρουν πολλαπλά πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της αύξησης της αποτελεσματικής περιοχής παραγωγής ενέργειας των κυψελών, της μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας και των κύκλων παραγωγής και της ενσωμάτωσης πολυ-διεργασιών λέιζερ. Αυτή η πρόοδος έχει βελτιώσει σημαντικά το επίπεδο αυτοματισμού και ευφυΐας στην κατασκευή κυψελών περοβσκίτη.

Σημειωτέον, ήδη από το 2012, η ​​Kingslaser παρέδωσε με επιτυχία τον πρώτο της εξοπλισμό εργαστηρίου μεσαίου έως{{-μεγάλου μεγέθους-περοβσκίτη ηλιακών κυψελών, και έγινε μια από τις πρώτες εταιρείες στην Κίνα που εισήχθη σε αυτόν τον τομέα. Μετά από περισσότερο από μια δεκαετία τεχνολογικής ανάπτυξης και επέκτασης της αγοράς, η εταιρεία έχει δημιουργήσει σχέσεις συνεργασίας με περισσότερα από 100 πανεπιστήμια, ερευνητικά ιδρύματα και επιχειρήσεις που ασχολούνται με την έρευνα και ανάπτυξη μπαταριών περοβσκίτη. Αυτές οι συνεργασίες καλύπτουν διάφορες τεχνολογίες κυψελών περοβσκίτη, συμπεριλαμβανομένων τόσο των μεσοπορωδών όσο και των επίπεδων δομών. Η Kingslaser έχει επίσης αναπτύξει ένα ολοκληρωμένο σύνολο λύσεων κατασκευής λέιζερ προσαρμοσμένες σε διαφορετικές προδιαγραφές μεγέθους, επιδεικνύοντας ισχυρές δυνατότητες στην προσαρμογή των πελατών και την εφαρμογή μηχανικής.

Μέσω της συνεχούς καινοτομίας και της ενσωμάτωσης της έρευνας με τη βιομηχανική εφαρμογή, η Kingslaser έχει δημιουργήσει ένα κορυφαίο τεχνολογικό πλεονέκτημα στον τομέα του εξοπλισμού κατασκευής ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη, παρέχοντας ισχυρή υποστήριξη για την εμπορευματοποίηση ηλιακών κυψελών επόμενης-γενιάς.