Giải pháp hàn laser đinh tán niêm phong pin lithium bằng Công nghệ hàn laser HW-Laser

                                                  Đinh tán niêm phong pin lithium HW-DH-AMB-ECO 

Đinh tán niêm phong (còn được gọi là nút pinhoặc đinh niêm phong) là các thành phần quan trọng trong sản xuất pin lithium-ion. Chúng niêm phong vĩnh viễn cổng nạp chất điện phân sau khi phun chất lỏng, đảm bảo cách ly kín môi trường bên trong của tế bào với các chất gây ô nhiễm bên ngoài. Thiết kế của chúng tích hợp các chức năng ổn định cơ học, trơ điện hóa và an toàn.
Thành phần vật liệu:
1.​Hợp kim nhôm (1060/3003)​: Vật liệu chủ đạo (độ dày: 0,08–0,1 mm) do tính dễ uốn cao, đặc tính nhẹ và khả năng tương thích với hàn laser. Nhôm nguyên chất chống ăn mòn điện phân nhưng phải đối mặt với những thách thức như độ phản xạ laser hồng ngoại cao (>90%).
2.Thiết kế composite: Đinh tán tiên tiến kết hợp kim loại (ví dụ: thép không gỉ) với chất bịt kín thermoplastic vulcanizate (TPV) hoặc fluoropolymer. Lớp TPV tạo ra một mặt bích bịt kín thứ cấp, ngăn chặn sự xâm nhập của chất điện phân vào các mối hàn, tăng cường tuổi thọ.

Hàn laser đinh tán niêm phong: Tính năng và ưu điểm

Hàn laser sử dụng chùm năng lượng cao (thường là laser sợi 1.070 nm) để hợp nhất đinh tán niêm phong với vỏ pin (thường là nhôm hoặc thép). Điều này thay thế việc uốn cơ học hoặc liên kết bằng keo, đạt được liên kết luyện kim ở cấp độ nguyên tử.

Tính năng:
1. Công nghệ hai điểm: Kết hợp chùm tia vòng trong và vòng ngoài. Giảm thiểu các vùng bị ảnh hưởng nhiệt (HAZ) đồng thời đảm bảo độ sâu mối hàn đồng đều 0,6 mm.
2. Điều chế dạng sóng: Dạng sóng trước đỉnh + suy giảm theo hàm mũ khắc phục độ phản xạ của nhôm, tăng cường hấp thụ năng lượng lên 40%.
3. Hàn đa giai đoạn: Hàn trước (≥4 điểm đối xứng) → hàn đầy phân đoạn → bịt kín lỗ thông hơi (đối với đinh tán quản lý khí).

Kết hợp một ​chùm tia cường độ cao trung tâm​ (để xuyên sâu) và một ​chùm tia vòng ngoài​ (để ổn định vũng nóng chảy). Thiết kế này cho phép phân bố nhiệt chính xác, giảm ứng suất nhiệt trên đinh tán niêm phong Al mỏng (0,08–0,1 mm) và giảm thiểu các khuyết tật như vết nứt hoặc lỗ thổi.

​Đinh tán niêm phong pin lithium phát triển vượt ra ngoài các nút đơn giản thành các hệ thống an toàn tích hợp, tận dụng các hợp kim nhôm và thiết kế composite để quản lý độ kín và áp suất. Hàn laser cho phép niêm phong chính xác với những ưu điểm về tốc độ, chất lượng và hiệu quả vật liệu. Quang học chùm kép, dạng sóng thích ứng và kiểm soát quy trình do AI điều khiển giải quyết các thách thức hàn Al mỏng, trong khi kiểm tra nội tuyến đảm bảo đầu ra không có khuyết tật. Khi pin natri và thể rắn phát triển, các công nghệ niêm phong sẽ ưu tiên áp suất vỡ cao hơn và khả năng tương thích với gốm, với hàn laser vẫn là tiêu chuẩn cho sản xuất khối lượng lớn, đáng tin cậy.

Ưu điểm:
1. Cơ chế chống bắn tóe:
Chùm tia vòng triệt tiêu sự phun trào hơi kim loại bằng cách ổn định lỗ khóa, giảm bắn tóe >95% so với laser chùm đơn. Rất quan trọng để tránh ô nhiễm điện cực và đoản mạch trong pin.
2. Hàn gần như không bắn tóe:
Đạt được các mối hàn ​giống vảy cá mịn​ mà không có bắn tóe hoặc lỗ rỗng có thể nhìn thấy (xem Hình 1). Loại bỏ việc làm sạch sau hàn và giảm thời gian ngừng hoạt động bảo trì 40%.
3. Xử lý tốc độ cao:
Cho phép tốc độ hàn lên đến ​300 mm/s​ trong khi vẫn duy trì độ sâu xuyên thấu 0,6 mm và chiều rộng mối hàn 1,2 mm. Tăng hiệu quả sản xuất lên 50–60 PPM (linh kiện trên phút).
4. Tăng cường độ kín:
Giảm độ xốp xuống <0,1% và đảm bảo tốc độ rò rỉ heli ≤1×10⁻⁹ Pa·m³;/s, đáp ứng các tiêu chuẩn độ kín nghiêm ngặt.
5. Khả năng chịu đựng ô nhiễm điện phân:
Chịu được các tinh thể điện phân còn sót lại trong cổng nạp chất lỏng. Hiệu ứng gia nhiệt trước của chùm tia vòng ngăn chặn sự hình thành khí nổ trong quá trình hàn, giảm các khuyết tật lỗ thổi 90%.


 

Lợi ích cụ thể cho ngành​

• ​Khả năng tương thích với vật liệu có độ phản xạ cao:

  Hấp thụ năng lượng vượt trội cho hợp kim Al/Cu—60–70% trong lỗ khóa so với 10% đối với laser truyền thống. Lý tưởng để niêm phong đinh tán và vỏ pin.

   

• ​Giảm biến dạng nhiệt:

  Đầu vào nhiệt thấp (kiểm soát dao động ±5%) ngăn ngừa cong vênh của nắp Al mỏng, đảm bảo độ phẳng <0,1 mm độ lệch

​