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铆压技术在锂电池结构件领域的应用

来源:华工激光2023-07-31我要评论(0)

随着工业发展,碳排放量日益剧增,降低生活环境质量水平。为了减少碳排放,世界各国达成一致,签署《联合国气候变化框架公约》。中国制定了“2030年碳达峰,2060年碳中...

随着工业发展,碳排放量日益剧增,降低生活环境质量水平。为了减少碳排放,世界各国达成一致,签署《联合国气候变化框架公约》。中国制定了“2030年碳达峰,2060年碳中和”的目标。以此,在一系列国家政策的引导下,锂电池行业作为新能源的重要组成部分,运用于各个领域并迅猛发展。电池盖板作为锂电池的重要结构部件,需求巨大,电池盖板制造相关自动化设备的需求也将持续走高。铆压技术作为电池盖板组装的关键工艺之一,有着广泛的应用。


·铆压技术及应用·


铆压技术是利用压力将铆钉压入两个或多个工件中来实现连接,铆钉被压入工件时会发生塑性变形,使其头部扩张,从而将工件紧固连接在一起。这种方式具有高强度、耐腐蚀、耐疲劳等优点,可以确保连接的牢固性和稳定性,同时也可以减轻结构的重量,提高效率和性能,因此,被广泛应用于锂电、航空、汽车、船舶、建筑等领域。


在锂电池结构件领域,铆压技术被应用于电池电芯的盖板制造。锂电池的盖板结构由压板、绝缘板、弱导板、基板、止动架、密封圈、正极铆钉、负极铆钉等组成,将铆钉穿入这些零件与之配合的孔洞中,利用压力将铆针前段的尖锥强行压入铆钉头部,直到铆钉铆压面与压板平齐,使铆钉圆柱墩粗,其头部扩张,从而将各个零件紧固连接一起。通过控制力的大小、铆压高度,来管控密封圈的压缩量,保证各个零件之间的缝隙密封,防止盖板各个零件因密封不严而导致的电解液泄露。通过盖板的推力、压板和基板之间的扭力来监控盖板的整体铆压质量。


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图1:铆压产品切面金相图


·锂电池结构件领域铆压技术优点·


锂电池结构件领域,铆压技术的优点如下:

1)连接点牢固可靠,连接区域无热应力,不会损伤工件表面的保护层;

2)无原料消耗,无需辅助材料;

3)突破金属材质局限和厚度局限;

4)不需要预先或事后处理,允许有夹层和多层连接;

5)工作环境好,无灰尘毒烟排放,无噪音;

6)操作简单、消耗低、维修费少。




·精度突破与结构设计·


华工激光研发的线铆压技术主要有两条技术路线:双凸轮高速铆压技术路线以及伺服压机高精度精准控制路线。


双凸轮高速铆压技术是通过大功率电机提供压力,结合凸轮杠杆对产品进行铆压,其特点是结构紧凑、铆压速度快、稳定性高,1秒内即可完成铆压工序,该铆压技术主要应用于长度≤200mm、宽度≤60mm的各类电池盖板,铆压效果稳定、效率高,精度可达到5μm。


伺服压机铆压技术是通过大吨位伺服压机提供压力,结合精密模具对产品进行铆压,其特点是可实现高精度精准控制,能实时监测压力值、位移值,同时还具备监测数据上传MES功能,实现数字化,可视化。该铆压技术铆压效果稳定,精度可达到2μm,同时该铆压技术可匹配各类不同规格的盖板,且同规格产品可多穴铆压。


技术具备两大优点:1. 可实现在线铆压,为自动化的实现打下基础;2. 铆压后平面度良好,可以将盖板以及铝块的平面度控制在0.05mm。


华工激光在线铆压技术完美满足市场需求,当前已量产的圆形双极柱铆压自动线、方形铆压结构组装检测生产线均已达到客户端需求,在尺寸、平面度、密封圈压缩量等各项指标上均合格,整线实际产出达到1800pcs/h以上,生产效率显著提高50%以上,产出综合良率提升至98%以上,已大批量生产。该产品已经实现标准化,既可单机生产,也可连线自动化生产,另外针对行业特性开发出良好的兼容性以及快换功能。


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图2:方形极柱铆压效果图


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图3:圆形极柱铆压效果图


·结语·


在线铆压技术是锂电池结构件自动化设备中的一个关键工艺,华工激光敏锐把握时代动向,全面布局锂电池产业,在线铆压技术通过近2年的深入钻研、潜心打磨,已达到行业领先水平。接下来,华工激光会持续切实考虑客户对设备性能、安全性和适用性的需求,将设计的细节、技术等融入实际制造;以技术升级与创新驱动产品性能及品质提升,加强锂电结构件设备自动化、一体化和智能化研发,力争实现迭代创新。


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