คู่มือการเลือกเครื่องเชื่อมอัตโนมัติสำหรับการผลิตแบตเตอรี่: กลยุทธ์หลักในการจับคู่ความต้องการอย่างแม่นยำ

I. ชี้แจงความต้องการหลัก: กำหนดข้อกำหนดการเชื่อมให้แน่นอนตามลักษณะของแบตเตอรี่

1. กำหนดพารามิเตอร์ประสิทธิภาพตามประเภทแบตเตอรี่

• ความแข็งแรงดึง: การเชื่อมแท็บสำหรับแบตเตอรี่ทรงกระบอกขนาดเล็กต้องมีความแข็งแรงดึง 30–50 นิวตัน; การเชื่อมบัสบาร์โครงสร้างสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเป็น 80–100+ นิวตัน ควรตรวจสอบด้วยการทดสอบแรงดึงทุกครั้งหลังการคัดเลือก
• การควบคุมความต้านทาน: แต่ละข้อต่อการเชื่อมในชุดแบตเตอรี่กระแสสูงจะต้องมีความต้านทานต่ำกว่า 100μΩ ความต้านทานที่สูงเกินไปจะทำให้เกิดความร้อนเพิ่มเติม ซึ่งส่งผลโดยตรงให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง
• ความแม่นยำในการปิดผนึก: ต้องใช้แรงดันเกิน 1.1 MPa กับหมุดปิดผนึก ในขณะที่วาล์วระบายแรงดันความปลอดภัยจะต้องปล่อยแรงดันในช่วง 0.4–0.7 MPa ช่วงแคบนี้สามารถบรรลุได้เฉพาะด้วยวิธีการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูงเท่านั้น

2. ปรับความเร็วให้สอดคล้องกับขนาดการผลิต

• สำหรับการเชื่อมแบตเตอรี่แบบปริซึม ความเร็วมาตรฐานของสายการผลิตสมัยใหม่คือ 200 มม./วินาที; อุปกรณ์ที่มีความเร็วต่ำกว่า 70 มม./วินาที เหมาะสำหรับสถานการณ์งานวิจัยและพัฒนาเท่านั้น
• ในการเชื่อมโมดูล สายการผลิตมืออาชีพสามารถทำงานได้ถึง 15 เซลล์/วินาที ในขณะที่สายการผลิตทั่วไปทำงานที่ประมาณ 4 เซลล์/วินาที คุณสามารถคำนวณกลับเพื่อหาความเร็วของอุปกรณ์ที่ต้องการได้จากเป้าหมายกำลังการผลิตของคุณ
• การเชื่อมแบตเตอรี่ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับรอยเชื่อมวงกลมขนาด 8 มม. ควรเน้นความเสถียรของอุปกรณ์ระหว่างการทำงานต่อเนื่องภายใต้ข้อกำหนดนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวจากการโอเวอร์โหลด

3. การรวมกันของวัสดุเป็นตัวกำหนดทิศทางกระบวนการเชื่อม

• ฟอยล์อิเล็กโทรดภายใน: มีความบางและไวต่อความร้อน การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงถือเป็นเพียงตัวเลือกเดียวที่สามารถหลีกเลี่ยงความเสียหายจากความร้อนได้
• การต่อโลหะต่างชนิดระหว่างทองแดงกับอลูมิเนียม: ห้ามใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างเด็ดขาด เนื่องจากจะก่อให้เกิดสารประกอบเปราะที่มีแนวโน้มแตกร้าวเมื่อสั่นสะเทือน ควรใช้การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงหรือการเชื่อมแบบต้านทาน—ซึ่งข้อกำหนดเหล่านี้ระบุไว้อย่างชัดเจนในมาตรฐานอุตสาหกรรมยานยนต์ส่วนใหญ่
• คู่โลหะชนิดเดียวกัน (เช่น Cu-Cu, Al-Al): มีความยืดหยุ่นมากกว่า การเชื่อมด้วยไฟเบอร์เลเซอร์มีความเร็วสูงสุด การเชื่อมไมโคร-ทีไอจีเหมาะสำหรับก้อนทองแดงขนาดหนา ในขณะที่การเชื่อมแบบต้านทานตอบสนองความต้องการด้านความน่าเชื่อถือสำหรับการต่อแท็บพื้นฐาน
• โครงสร้างแบบหลายชั้นซ้อนกัน: การเชื่อมด้วยเลเซอร์เหมาะอย่างยิ่งในกรณีนี้ เพราะสามารถเจาะทะลุวัสดุหลายชั้นที่หนากว่า 1.0 มม. ได้อย่างง่ายดาย ขณะที่การเชื่อมแบบต้านทานต้องใช้เส้นโค้งแรงพิเศษที่ซับซ้อน ทำให้การดำเนินงานเป็นไปได้ยาก

4. ความหนาของแท็บมีผลต่อการเลือกกระบวนการ

• แผ่นนิกเกิล ≤ 0.18 มม.: การเชื่อมจุดแบบต้านทานเพียงพอ โดยไม่จำเป็นต้องตั้งค่าพิเศษ
• แผ่นนิกเกิล 0.18–1.0 มม.: ต้องมีการบางขอบ หรือการทำร่อง หรือขึ้นรูปเบื้องต้น เพื่อควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าและการเกิดจุดเชื่อม
• วัสดุที่หนากว่า 1.0 มม.: แนะนำให้ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ ซึ่งสามารถจัดการวัสดุหลายชั้นในขั้นตอนเดียว—เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อชุดแท็บเข้ากับบัสบาร์
• การเชื่อมทองแดงหนา: การเชื่อมไมโคร-ทิก (Micro-TIG) เหมาะสมหากต้องการจุดเชื่อมขนาดใหญ่ที่แข็งแรงเพียงจุดเดียว

II. การเปรียบเทียบเทคโนโลยีการเชื่อมหลักสี่ประเภท: เลือกทางออกที่เหมาะสมที่สุดตามความต้องการ

1. การเชื่อมแบบจุดด้วยความต้านทาน: ทางเลือกหลักสำหรับการเชื่อมแท็บและขั้วพื้นฐาน

2. การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง: ทางเลือกเดียวสำหรับการเชื่อมแผ่นฟอยล์บาง

3. การเชื่อมด้วยเลเซอร์: ผู้นำในสถานการณ์ที่ต้องการความเร็วสูงและความแม่นยำสูง

• ความเร็ว: เร็วกว่าเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม 5–10 เท่า เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากในระดับใหญ่
• ความสามารถในการเข้ากันได้: เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถประมวลผลทองแดง อลูมิเนียม นิกเกิล เหล็ก เป็นต้น ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนเลเซอร์แสงสีฟ้า/สีเขียวช่วยเพิ่มอัตราการดูดซับของทองแดง/อลูมิเนียมได้ดียิ่งขึ้น จึงช่วยปรับปรุงคุณภาพการเชื่อม
• ความยืดหยุ่น: เลเซอร์แบบพัลส์ช่วยให้ควบคุมอุณหภูมิอย่างเข้มงวดได้; เลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่องเพิ่มความสามารถในการผลิตสูงสุด; การเชื่อมแบบเบรซซิ่งหรือเลเซอร์ป้อนลวดสามารถเชื่อมโลหะต่างชนิดกัน หรือผลิตบัสบาร์ขนาดหนาโดยไม่เกิดรอยเชื่อมเปราะ

4. ตารางเลือกอย่างรวดเร็วสำหรับการจับคู่เทคโนโลยี

III. ปัจจัยเสริมสำคัญ: รายละเอียดกำหนดความสำเร็จในการเลือก

1. ฟังก์ชันการควบคุมแยกแยะเกรดของอุปกรณ์

• เครื่องเชื่อมความต้านทานแบบอินเวอร์เตอร์กระแสตรง: ต้องการพัลส์ที่รวดเร็วและควบคุมได้ การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ และการสลับขั้วไฟฟ้า ระบบขั้นสูงสามารถติดตามแรงดันและตำแหน่งของขั้วไฟฟ้าได้ ในกรณีที่ต้องการคุณภาพสูง (เช่น มาตรฐานการบินและอวกาศ) จะต้องรองรับขั้นตอนการเชื่อมที่กำหนดไว้อย่างเป็นทางการ (WPS)
• เครื่องเชื่อมเลเซอร์: มีข้อได้เปรียบด้านความเร็วอย่างมากในการเชื่อมแบตเตอรี่ชั้นบาง โดยไม่ต้องสัมผัสและไม่ต้องใช้ชิ้นส่วนสิ้นเปลือง ควรตรวจสอบความแม่นยำของการควบคุมอุณหภูมิ และความสามารถในการตรวจสอบกระบวนการขณะเลือกใช้งาน

2. ปัจจัยด้านต้นทุนโดยรวม

• เครื่องเชื่อมเลเซอร์: ลงทุนเริ่มต้นสูงกว่า แต่ไม่มีค่าใช้จ่ายด้านวัสดุสิ้นเปลืองต่อเนื่อง อีกทั้งความเร็วในการเชื่อมที่สูงขึ้นช่วยลดต้นทุนการเชื่อมต่อหน่วยผลิตในระยะยาว
• เครื่องเชื่อมความต้านทาน: ลงทุนเริ่มต้นต่ำกว่า แต่มีค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนขั้วไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง
• เครื่องเชื่อมอัลตราโซนิก: มีต้นทุนเริ่มต้นและค่าบำรุงรักษาปานกลาง เหมาะสำหรับวัสดุที่มีคุณสมบัติเฉพาะเจาะจงเท่านั้น

สรุป