Tot i que moltes persones encara tenen certes preocupacions sobre l'autonomia i la seguretat dels vehicles elèctrics, el desenvolupament de vehicles d'energia nova és una opció inevitable perquè la Xina es converteixi en una potència de l'automoció i un moviment estratègic per resoldre el problema climàtic i defensar el concepte de desenvolupament verd. Amb la ferma promoció a nivell polític, alguns dels problemes actuals dels vehicles elèctrics acabaran superant-se, i és només qüestió de temps que els vehicles de nova energia substitueixin els vehicles de combustible.
Els vehicles de nova energia ja són una nova força imparable al mercat. Les dades de 2023 del Ministeri d'Indústria i Tecnologia de la Informació a principis de 2023 van mostrar que els vehicles d'energia nova de la Xina van continuar creixent de manera explosiva el 2022, sent els primers del món durant vuit anys consecutius, i la taxa de penetració del mercat va assolir un nou màxim rècord.
Les dades de l'Associació de Fabricants d'Automòbils de la Xina mostren que, al maig de 2023, la producció i les vendes de vehicles d'energia nova a la Xina van ser de 713,000 i 717,000 unitats, un 11,4% i un 12,6% més que interanual, i més. 53 per cent i 60,2 per cent interanual, respectivament, amb una quota de mercat del 30,1 per cent.
De manera acumulada, de gener a maig de 2023, la producció i les vendes acumulades de vehicles d'energia nova a la Xina van completar 3,005 milions i 2,94 milions d'unitats respectivament, amb un creixement acumulat del 45,1% i 46,8% respectivament, i una quota de mercat del 27,7%.
Recentment, el 20 milions de vehicle d'energia nova produït a la Xina ha sortit de la línia a Guangzhou! S'espera que la Xina es converteixi en el primer país del món a creuar l'era de les vendes anuals de vehicles de nova energia que arriben als 10 milions d'unitats.
El creixement continu de la producció i les vendes ha fet que el mercat nacional de fabricació de vehicles elèctrics sigui més calent que mai. La tecnologia làser és indispensable en molts aspectes, des de la fabricació de bateries de liti fins a la fabricació de carrosseries i peces de vehicles. El creixement continu i ràpid del mercat incremental ofereix enormes oportunitats de negoci que parlen per si soles. Amb les atractives oportunitats de negoci, no és d'estranyar que els fabricants s'apropin al mercat de vehicles d'energia nova.
L'aplicació del làser en la fabricació de bateries d'energia
La bateria d'energia és la font d'energia dels vehicles elèctrics, actualment dominada per les bateries de liti. La indústria de les bateries d'energia de la Xina continua liderant el món, el 70 per cent de les bateries d'energia es fabriquen a la Xina.
El procés de producció de bateries de liti es pot dividir principalment en tres parts: fabricació de pals, fabricació de cèl·lules i muntatge de bateries. En el procés de fabricació de bateries de liti i paquets de bateries, es requereix un gran nombre de processos de tall, soldadura i extracció/neteja per làser.
(1) Tall per làser
La tecnologia de tall per làser es pot aplicar als processos previs, com ara el tall i la conformació de l'agulla, el tall de pols i el tall de diafragma en el procés de fabricació de bateries de liti.
Per exemple, el tall de les puntes requereix un tall suau i sense rebaves, sense vores enrotllades i sense risc de danyar el separador de la bateria; a més, a mesura que l'energia específica de les bateries de liti és cada vegada més gran, la resistència a l'interior de la bateria es fa més petita i més petita, i les puntes de les bateries de liti es desenvolupen d'una sola lugeta a multi-lug i de multi-lug a ple. Els exigents requisits del procés fan que els làsers ultra ràpids destaquin. Poden tallar múltiples materials i diferents gruixos de les puntes del pal, i el processament en fred aconsegueix resultats de tall d'alta qualitat.
Per a aquests talls de làmines metàl·liques, es poden utilitzar làsers de pols infrarojos o es poden utilitzar productes verds i ultraviolats si es requereixen talls de major qualitat. Des de la perspectiva de l'amplada del pols, les aplicacions actuals de la indústria són principalment làsers de nanosegons i picosegons, dels quals els productes de picosegons ocupen gradualment el corrent principal; mentre que també s'utilitzen làsers de femtosegons, però en termes d'estabilitat per adaptar-se al funcionament continu de les línies de producció industrials, calen esforços addicionals.
El diafragma en bateries de liti, principalment polietilè (PE), polipropilè (PP) amb excel·lents propietats mecàniques, estabilitat química i diafragma de poliolefina relativament econòmic. Per tallar aquest tipus de material, el làser UV és el més adequat.
Amb longituds d'ona cada cop més curtes i amplades de pols més curtes de llum verda, la font de llum ultraviolada en potència, estabilitat i altres aspectes del rendiment segueixen millorant, el làser aconseguirà un tall més eficient i de major qualitat d'aquests productes de pel·lícula en bateries de liti.
(2) Soldadura per làser
La soldadura és el procés més important utilitzat en la producció de bateries de liti i paquets de bateries.
En el procés de fabricació de cèl·lules, mòduls i paquets de bateries Li-ion, hi ha més de 20 processos que requereixen soldadura per aconseguir connexions conductores o funcions de segellat. La gran majoria d'ells requereixen soldadura làser per aconseguir-ho.
En les bateries de caixa quadrada, es requereix soldadura làser per a la carcassa, segellat de claus, muntatge de cobertes i segellat; a les bateries i mòduls cilíndrics, es requereix soldadura per làser per a les puntes dels pals, els taps i les barres colectores.
Aquest tipus de soldadura, el material per a la base d'alumini i coure més prim, per a aquest tipus de soldadura anti-material, l'ús de soldadura de llum infraroja propensa a esquitxades i molts altres defectes, en comparació amb l'eficiència d'absorció de llum verda i blava és superior, la qualitat de la soldadura també és millor.
L'alta taxa d'absorció del coure a la banda de llum blava fa que sigui més preferible utilitzar làsers de llum blava per a la soldadura. El làser blau amb potència creixent i qualitat del feix serà una eina poderosa per a aplicacions de soldadura de bateries de liti.
Recentment, molts fabricants nacionals i estrangers han estat aprofundint en el camp del làser de llum blava, i ja hi ha una varietat de potències disponibles com ara 100W, 800W, 1kW i 4kW.
El procés de soldadura és relativament complex, per tal de controlar millor la qualitat de la soldadura, també hi ha molts fabricants que han desenvolupat un programa de control en temps real per a la soldadura làser, segons la informació de retroalimentació obtinguda sobre la qualitat de la soldadura, els paràmetres de soldadura es pot ajustar al millor estat de manera oportuna.
(3) Eliminació/neteja per làser
Neteja de pals làser
En el procés de fabricació de bateries de liti, el recobriment a l'àrea de l'extrem del pol a soldar s'ha de netejar abans de soldar el pol. Els recobriments a eliminar són grafit i òxid metàl·lic de liti per exposar les pestanyes de coure o paper d'alumini.
La clau d'aquest pas és eliminar només el material de recobriment sense danyar la làmina metàl·lica que hi ha sota. En comparació amb el raspat mecànic i altres mètodes d'eliminació, la solució de neteja i eliminació làser causa un dany mínim a la làmina de coure i té l'avantatge de ser eficaç, eficient i verd, la qual cosa la converteix en la solució ideal preferida de la indústria per eliminar el recobriment. Per a aquest pas del procés, s'utilitzen majoritàriament làsers infrarojos polsats.
A més, els làsers semiconductors també s'utilitzen directament en el procés d'assecat d'elèctrodes per a bateries de liti.
Aplicacions làser en la fabricació de vehicles i components
Es pot dir que l'ús de la tecnologia làser en la fabricació de vehicles i components és gairebé omnipresent i s'ha utilitzat durant dècades, i no és relativament una aplicació nova. Tanmateix, la gran demanda del mercat i la recerca incansable d'una qualitat de fabricació més alta continuen fent que aquest mercat continuï explorant.
Hi ha molts llocs on la soldadura làser s'utilitza en la fabricació de vehicles i components complets, com ara: engranatges de transmissió, filtres d'oli, taquets hidràulics, encès de coixins d'aire, injectors de combustible, vàlvules de bateries ABS, seients, llums, sensors i altres components; i parts de la carrosseria com ara sostres, portes, capota del motor i portons del darrere, totes elles actives en la soldadura làser.
Soldadura làser del cos, la força es pot augmentar en més d'un 30 per cent, la seguretat del cotxe és més alta; l'ús de la soldadura làser de peces d'automòbil, pot reduir el volum per satisfer la miniaturització dels components, la tendència de desenvolupament de vehicles lleugers.
Preneu com a exemple el motor d'accionament de filferro pla actual més convencional, el procés làser implicat inclou la soldadura d'acer al silici del motor, la depintura i la soldadura de filferro pla de forquilla (forquilla), així com la soldadura d'autobús del motor.
La llum blava és l'eina preferida per soldar coure, i ja estan disponibles làsers blaus d'alta potència d'1kW i 4kW; altres fabricants han proposat l'ús de làsers blaus amb làsers infrarojos per soldar coures de diferents gruixos per aconseguir una millor qualitat de soldadura i millorar l'eficiència.
A més de les aplicacions de soldadura, la tecnologia làser també es pot utilitzar per al tall d'acer d'alta resistència per a carrosseria, tall de materials de coixins d'aire, tall de materials interiors d'automòbils, marcatge de traçabilitat de motors, pneumàtics i altres peces, depintura de fil de coure pla. i molts altres aspectes. S'entén que a Europa i els Estats Units i altres països industrials desenvolupats, del 60% al 80% de les peces d'automòbil es completen amb processament làser. Amb el desenvolupament continuat del mercat de vehicles d'energia nova de la Xina, la tecnologia làser introduirà un mercat d'aplicacions potencial enorme; juntament amb l'avenç de les aplicacions, crec que la pròpia tecnologia làser i els efectes de l'aplicació també continuaran evolucionant.
