تطبيق تكنولوجيا الليزر في تصنيع بطاريات الطاقة

نظرًا لتزايد تعقيد عملية إنتاج البطاريات، ازداد عدد الخدوش الناتجة خلال عملية الإنتاج. وقد تسببت هذه الخدوش في اتساخ المنطقة المحيطة بفتحة الخزان، مما أدى إلى انخفاض جودة لحام الغطاء العلوي. في البداية، استخدمت بعض الشركات التقنية القطن مع المنظف لتنظيف هذه الخدوش، لكن انخفاض الكفاءة أجبرها على البحث عن طرق أخرى أكثر فعالية. ونظراً لمزايا التنظيف بالليزر من حيث الكفاءة ومراعاة البيئة، استخدمته هذه الشركة الشهيرة لتنظيف جميع الخدوش الموجودة حول الغلاف وإزالة المواد غير الضرورية الأخرى.

تشير التقارير إلى أن بعض الشركات التقنية تواصل تطوير عملية إنتاج الجيل الجديد من البطاريات. وحتى الآن، تم تطبيق تقنيتي التكديس من النوع Z ولحام الملصقات في عملية الإنتاج، كما يُخطط لتطبيق تقنية الليزر في عملية قطع خلايا البطاريات بهدف تحسين معدل إنتاجية البطاريات.

في مجال تصنيع بطاريات الطاقة، ما هي التطبيقات المحددة لتقنية المعالجة بالليزر؟

1. القطع بالليزر

قبل ظهور تكنولوجيا الليزر، كانت الآلات التقليدية تُستخدم عادةً لمعالجة وقطع «أذني القطب» في بطاريات الليثيوم المخصصة للطاقة خلال عملية إنتاج هذه البطاريات. وكانت معدات القطع بالقوالب التقليدية تتسبب أثناء الاستخدام في ظهور نتوءات قطع ومنطقة تأثر حراري واسعة، مما قد يؤثر على أداء بطاريات الليثيوم في المراحل اللاحقة، ويحتمل أن يتسبب في مشاكل خطيرة متنوعة مثل ارتفاع درجة حرارة البطارية، وقصر الدائرة الكهربائية، وحتى الانفجارات.

يتميز القطع بالليزر بمزايا عديدة، مثل عدم الحاجة إلى مواد استهلاكية، ومرونة شكل القطع، ومراقبة جودة الحواف، ودقة أعلى، وتكاليف تشغيل أقل. ويُعد تأثير القطع أفضل من القطع بالقالب التقليدي، حيث ينتج عنه نتوءات صغيرة ومنطقة متأثرة بالحرارة محدودة، مما يقلل بشكل كبير من المخاطر الأمنية المرتبطة ببطاريات الليثيوم. وفي الوقت نفسه، يساهم ذلك في خفض تكاليف التصنيع، وتحسين كفاءة الإنتاج، وتقصير دورة قطع القوالب للمنتجات الجديدة بشكل ملحوظ.

يمكن استخدام القطع بالليزر بشكل أساسي في قطع الرقائق المعدنية، وقطع الرقائق المعدنية (قطع الأذنين القطبية)، وقطع الأغشية العازلة في إنتاج البطاريات.

2. اللحام بالليزر

تنقسم بطاريات الطاقة إلى بطاريات مربعة وأسطوانية وبطاريات ذات غلاف مرن. وحاليًّا، تحظى بطاريات الطاقة المربعة بشعبية كبيرة نسبيًّا في الصين. ونظرًا لمتطلبات “خفة وزن” خلايا البطاريات، فإن المادة المستخدمة عادةً هي سبائك الألومنيوم، ويبلغ سمك المواد المستخدمة من قبل الشركات المصنعة الرئيسية حوالي 0.8 مم. ولجعل هذه الأسلاك الرقيقة أو ذات القطر الدقيق قادرة على تحمل اللحام بالربط عالي القوة أو اللحام بالتراكب، يصعب على عمليات اللحام التقليدية تلبية هذه المتطلبات.

يتميز اللحام بالليزر بتركيز الطاقة، وكفاءة لحام عالية، ودقة معالجة عالية، ونسبة عمق اللحام إلى العرض كبيرة، والقدرة على تحقيق الأتمتة؛ بالمقارنة مع اللحام بقوس الأرجون، واللحام بالمقاومة، واللحام بالموجات فوق الصوتية، وما إلى ذلك، فإن مدخلات الحرارة ضعيفة، والمنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة، والضغط المتبقي والتشوه في قطعة العمل ضئيلان، وفقدان مادة اللحام أقل. كل هذه الميزات تجعل المعالجة غير التلامسية ممكنة، وتزيد من كفاءة العمل، وتجعل دقة اللحام أعلى، كما تعزز مستوى السلامة. وقد استخدم هذا النوع من اللحام على نطاق واسع في لحام مكونات مثل أذني الأعمدة، وخلايا البطاريات، ومسامير الإحكام، والوصلات المرنة، والصمامات المقاومة للانفجار، ووحدات البطاريات، وما إلى ذلك.

3. التنظيف بالليزر

بالإضافة إلى تنظيف الغطاء العلوي للبطارية قبل اللحام، يمكن أيضًا استخدام تقنية التنظيف بالليزر في تصنيع بطاريات الليثيوم، وكذلك في إنتاج خلايا البطاريات. ويمكن استخدام التنظيف بالليزر قبل طلاء الأقطاب الكهربائية، وعملية تجميع البطاريات، وعملية إزالة الطلاء. وبالمقارنة مع عمليات الكشط الميكانيكي التقليدية، أو تطبيق المواد اللاصقة الرغوية، أو عمليات التنظيف الرطبة بالإيثانول، يتمتع الليزر بالعديد من المزايا مثل عدم إتلاف الركيزة، والتحكم الدقيق على مستوى الميكرومتر، وتوفير الطاقة وحماية البيئة، كما أنه قادر على تلبية متطلبات التنظيف الدقيقة المختلفة في تصنيع البطاريات بشكل كامل، مما يؤدي إلى تحسين مستوى تكنولوجيا تصنيع البطاريات بشكل كبير.