اگرچه بسیاری از مردم هنوز نگرانی های خاصی در مورد برد و ایمنی وسایل نقلیه الکتریکی دارند، توسعه وسایل نقلیه انرژی جدید یک انتخاب اجتناب ناپذیر برای چین برای تبدیل شدن به یک نیروگاه خودرو و یک حرکت استراتژیک برای حل مشکل آب و هوا و حمایت از مفهوم توسعه سبز است. با ارتقای شرکت در سطح سیاست، برخی از مشکلات کنونی خودروهای برقی در نهایت برطرف خواهد شد و زمان زیادی است که خودروهای انرژی جدید جایگزین خودروهای سوختی شوند.
وسایل نقلیه جدید انرژی در حال حاضر یک نیروی جدید غیرقابل توقف در بازار هستند. داده های سال 2023 وزارت صنعت و فناوری اطلاعات در اوایل سال 2023 نشان داد که خودروهای انرژی جدید چین در سال 2022 به رشد انفجاری ادامه دادند و برای هشت سال متوالی اولین در جهان باقی ماندند و نرخ نفوذ بازار به رکورد جدیدی رسید.
داده های انجمن خودروسازان چین نشان می دهد که تا می 2023، تولید و فروش خودروهای انرژی نو در چین 713،{2}} و 717،000 دستگاه بوده است که نسبت به سال قبل 11.4 درصد و 12.6 درصد افزایش داشته است. به ترتیب 53 درصد و 60.2 درصد در سال با سهم بازار 30.1 درصد.
در مجموع، از ژانویه تا می 2023، تولید و فروش تجمعی خودروهای انرژی نو در چین به ترتیب 3.005 میلیون و 2.94 میلیون دستگاه با رشد تجمعی 45.1 درصد و 46.8 درصد و سهم بازار 27.7 درصد تکمیل شد.
به تازگی، 20 میلیونمین خودروی جدید انرژی تولید شده در چین در گوانگژو از خط تولید خارج شده است! انتظار می رود چین اولین کشور در جهان باشد که از دوران فروش سالانه خودروهای انرژی جدید به 10 میلیون دستگاه عبور کند.
رشد مداوم تولید و فروش، بازار تولید خودروهای برقی داخلی را داغتر از همیشه کرده است. فناوری لیزر در بسیاری از جنبه ها از ساخت باتری لیتیومی گرفته تا ساخت بدنه خودرو و ساخت قطعات ضروری است. رشد مداوم و سریع بازار فزاینده فرصت های تجاری بزرگی را به ارمغان می آورد که برای خود صحبت می کنند. با فرصتهای تجاری جذاب، جای تعجب نیست که تولیدکنندگان به سمت بازار خودروهای انرژی جدید هجوم آورند.
کاربرد لیزر در تولید باتری های برقی
باتری برق منبع انرژی وسایل نقلیه الکتریکی است که در حال حاضر باتری های لیتیومی بر آن غالب هستند. صنعت باتری های برق چین همچنان در جهان پیشتاز است، 70 درصد باتری های برق در چین ساخته می شوند.
فرآیند تولید باتری های لیتیومی را می توان به طور عمده به سه بخش تقسیم کرد: تولید قطب، ساخت سلول و مونتاژ بسته باتری. در فرآیند تولید باتریهای لیتیومی و بستههای باتری، تعداد زیادی فرآیند برش لیزری، جوشکاری و حذف/تمیز کردن مورد نیاز است.
(1) برش لیزری
فناوری برش لیزری را می توان در فرآیندهای اولیه مانند برش و شکل دهی، شکاف قطب و برش دیافراگم در فرآیند تولید باتری های لیتیومی اعمال کرد.
به عنوان مثال، برش دهنه نیاز به صاف و بدون سوراخ، بدون لبه های نورد، و بدون خطر آسیب به جداکننده باتری دارد. علاوه بر این، با افزایش انرژی ویژه باتریهای لیتیومی، مقاومت داخل باتری کوچکتر و کوچکتر میشود و لنگههای باتری لیتیومی از یک لنگه به چند لنگه و از چند لنگه به پر میشوند. الزامات فرآیندی سخت، لیزرهای فوق سریع را برجسته می کند. آنها می توانند چندین مواد و ضخامت های مختلف بند قطب را برش دهند و پردازش سرد به نتایج برش با کیفیت بالا دست می یابد.
برای این برش های فویل فلزی، می توان از لیزرهای پالسی مادون قرمز استفاده کرد، یا در صورت نیاز به برش های با کیفیت بالاتر، می توان از محصولات سبز و فرابنفش استفاده کرد. از منظر عرض پالس، کاربردهای فعلی صنعت عمدتاً لیزرهای نانوثانیه و پیکوثانیه هستند که محصولات پیکوثانیه به تدریج جریان اصلی را اشغال می کنند. در حالی که از لیزرهای فمتوثانیه نیز استفاده می شود، اما از نظر پایداری برای انطباق با عملکرد مستمر خطوط تولید صنعتی، تلاش بیشتری لازم است.
دیافراگم در باتری های لیتیومی، عمدتاً پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP) با خواص مکانیکی عالی، پایداری شیمیایی و دیافراگم پلی اولفین نسبتاً ارزان. برای برش این نوع مواد، لیزر UV مناسب ترین است.
با طول موجهای کوتاهتر و عرض پالس کوتاهتر نور سبز، منبع نور ماوراء بنفش در قدرت، پایداری و سایر جنبههای عملکرد همچنان بهبود مییابد، لیزر به برش کارآمدتر و با کیفیت بالاتر این محصولات فیلم در باتریهای لیتیومی دست خواهد یافت.
(2) جوش لیزری
جوشکاری مهمترین فرآیند مورد استفاده در تولید باتری های لیتیومی و بسته های باتری است.
در فرآیند ساخت سلولها، ماژولها و بستههای باتریهای لیتیوم یونی، بیش از 20 فرآیند وجود دارد که برای دستیابی به اتصالات رسانا یا عملکرد آببندی نیاز به جوشکاری دارند. اکثریت قریب به اتفاق آنها برای دستیابی به جوشکاری لیزری نیاز دارند.
در باتری های مربعی، جوش لیزری برای پوسته، میخ های آب بندی، مونتاژ پوشش و آب بندی مورد نیاز است. در باتریها و ماژولهای استوانهای، جوشکاری لیزری برای لوگها، درپوشها و شینههای قطب مورد نیاز است.
این نوع جوش، مواد برای نازکتر آلومینیوم و بر پایه مس، برای این نوع جوشکاری ضد مواد بالا، استفاده از جوشکاری نور مادون قرمز مستعد پاشش و بسیاری از عیوب دیگر، در مقایسه با راندمان جذب نور سبز و آبی است. بالاتر، کیفیت جوش نیز بهتر است.
میزان جذب بالای مس در نوار نور آبی، استفاده از لیزرهای نور آبی را برای جوشکاری ترجیح می دهد. لیزر آبی با افزایش قدرت و کیفیت پرتو ابزار قدرتمندی برای کاربردهای جوشکاری باتری لیتیومی خواهد بود.
اخیراً بسیاری از تولیدکنندگان در داخل و خارج از کشور در حال تعمیق زمینه لیزر نور آبی هستند و در حال حاضر انواع مختلفی از توان مانند 100 وات، 800 وات، 1 کیلووات و 4 کیلووات در دسترس هستند.
فرآیند جوشکاری نسبتاً پیچیده است، به منظور نظارت بهتر بر کیفیت جوش، همچنین بسیاری از تولید کنندگان با توجه به اطلاعات بازخورد به دست آمده در مورد کیفیت درز جوش، پارامترهای جوش، یک برنامه نظارت بر زمان واقعی برای جوشکاری لیزری ایجاد کرده اند. را می توان به موقع به بهترین حالت تنظیم کرد.
(3) حذف / تمیز کردن لیزر
تمیز کردن قطب با لیزر
در فرآیند تولید باتری های لیتیومی، قبل از جوشکاری، روکش در ناحیه ی قطب که قرار است جوش داده شود، باید تمیز شود. پوشش هایی که باید برداشته شوند گرافیت و اکسید فلز لیتیوم هستند تا زبانه های فویل مس یا آلومینیوم را در معرض دید قرار دهند.
کلید این مرحله این است که فقط مواد پوشش را بدون آسیب رساندن به فویل فلزی زیر آن جدا کنید. در مقایسه با خراش دادن مکانیکی و سایر روشهای حذف، محلول تمیز کردن و حذف لیزر کمترین آسیب را به فویل مسی وارد میکند و مزیت موثر، کارآمد و سبز بودن را دارد و آن را به راهحل ایدهآل ترجیحی صنعت برای از بین بردن پوشش تبدیل میکند. برای این مرحله از فرآیند، بیشتر از لیزرهای مادون قرمز پالسی استفاده می شود.
علاوه بر این، لیزرهای نیمه هادی نیز مستقیماً در فرآیند خشک کردن الکترود باتری های لیتیومی استفاده می شوند.
کاربردهای لیزر در ساخت وسایل نقلیه و قطعات
استفاده از فناوری لیزر در ساخت وسایل نقلیه و قطعات می توان گفت تقریباً در همه جا وجود دارد و برای دهه ها مورد استفاده قرار گرفته است و کاربرد نسبتاً جدیدی نیست. با این حال، تقاضای زیاد در بازار و پیگیری بی وقفه کیفیت تولید بالاتر، همچنان این بازار را به کاوش رو به جلو نگه می دارد.
مکانهای زیادی وجود دارد که از جوش لیزری در ساخت وسایل نقلیه و قطعات کامل استفاده میشود، از جمله: دندههای انتقال، فیلترهای روغن، شیرهای هیدرولیک، جرقه زن کیسههای هوا، انژکتورهای سوخت، دریچههای باتری ABS، صندلیها، چراغها، سنسورها و سایر اجزا؛ و قسمت های بدنه مانند سقف، درها، بالای موتور و درب عقب که همگی در جوشکاری لیزری فعال هستند.
جوشکاری لیزری بدنه، استحکام را می توان بیش از 30 درصد افزایش داد، ایمنی خودرو بالاتر است. استفاده از جوش لیزری قطعات خودرو، می تواند حجم را کاهش دهد تا به کوچک سازی اجزا، روند توسعه وسایل نقلیه سبک وزن پاسخ دهد.
به عنوان مثال، جریان اصلی موتور درایو سیم مسطح فعلی را در نظر بگیرید، فرآیند لیزر شامل جوشکاری فولاد سیلیکونی موتور، رنگزدایی و جوشکاری سیم مسطح سنجاق سر (پینه مو) و همچنین جوشکاری اتوبوس موتور است.
نور آبی ابزار ترجیحی برای جوشکاری مس است و لیزرهای آبی با قدرت بالا 1kW و 4kW در حال حاضر در دسترس هستند. تولیدکنندگان دیگر استفاده از لیزرهای آبی با لیزرهای مادون قرمز را برای جوش دادن مس با ضخامت های مختلف برای دستیابی به کیفیت جوش بهتر و بهبود کارایی پیشنهاد کرده اند.
علاوه بر کاربردهای جوشکاری، فناوری لیزر را می توان برای برش فولاد با استحکام بالا برای بدنه، برش مواد کیسه هوا، برش مواد داخلی خودرو، علامت گذاری قابلیت ردیابی موتورها، لاستیک ها و سایر قطعات، رنگ زدایی سیم مسی مسطح استفاده کرد. و بسیاری از جنبه های دیگر. قابل درک است که در اروپا و ایالات متحده و سایر کشورهای صنعتی توسعه یافته، 60 تا 80 درصد قطعات خودرو با پردازش لیزری تکمیل می شود. با توسعه مستمر بازار خودروهای انرژی جدید چین، فناوری لیزر یک بازار کاربردی بالقوه عظیم را ایجاد خواهد کرد. همراه با پیشرفت برنامه ها، من معتقدم که خود فناوری لیزر و اثرات کاربردی نیز به پیشرفت رو به جلو ادامه خواهند داد.
