×
Jan 07,2026
تتطلب تنسيقات خلايا البطاريات المختلفة أساليب محددة عند اللحام بالليزر. بالنسبة للخلايا الأسطوانية، يلزم إجراء ختم دائري سريع دون التسبب في تشوه حراري كبير حتى تبقى العلبة سليمة ومغلقة بشكل مناسب. تمثل الخلايا المنشورية تحديًا مختلفًا تمامًا؛ فهي تحتاج إلى لحام دقيق على طول الوصلات في أسطحها المسطحة للحفاظ على الاستقرار البُعدي ومنع حدوث أي تشوهات. أما الخلايا الكيسية المصنوعة من عدة طبقات من رقائق الألومنيوم والبلاستيك اللاصقة فهي صعبة بشكل خاص، لأنها تتطلب إدخال كمية منخفضة جدًا من الحرارة أثناء اللحام لمنع انفصال الرقاقة أو تلف الأختام. وعند التعامل مع معادن مختلفة مثل ألسنة النحاس والألومنيوم، تظهر مشكلة كبيرة ناتجة عن الفرق الكبير في قدرة كل معدن على توصيل الحرارة. إذ ي conduct النحاس الحرارة بنسبة أفضل بحوالي 70٪ مقارنة بالألومنيوم، مما يؤدي إلى مشاكل عديدة تشمل تشكل برك انصهار غير متساوية، وتناثر المواد، وجودة اندماج ضعيفة. وفقًا لبحث نُشر حديثًا في مجلة علوم المواد، يمكن تعديل إعدادات الليزر أن تقلل من التناثر بنحو 60٪ في هذه اللحامات بين النحاس والألومنيوم. وهذا يعني أن معدات الإنتاج يجب أن تكون مزودة بخصائص مثل مقابض قابلة للتعديل، وتتبع فوري لوصلات اللحام، وأشعة متذبذبة إذا أراد المصنعون التعامل بكفاءة مع جميع هذه التنسيقات المختلفة للبطاريات.
تحقيق تجانس في اللحام يزيد عن 99.5% يتطلب موازنة بين الإنتاجية وضمان الجودة المدمج. وتدمج أجهزة اللحام بالليزر الحديثة أنظمة رؤية عالية الدقة وبروتوكولات فحص آلي—قادرة على اكتشاف العيوب بمستوى الميكرون بأكثر من 200 فحص في الدقيقة. ويتم الرصد الفوري لمتغيرات حرجة ثلاثة:
أفضل الأنظمة يمكنها التعامل مع حوالي 15 خلية في الثانية أثناء اللحام مع الحفاظ على دقة الموضع أقل من 0.1 مم. وهذا يسمح بالتنبؤ المتزامن بين 1 و5 ملي ثانية عند العمل مع مناولة المواد الروبوتية، مما يساعد على تقليل الوقت المستهلك في أي شيء آخر غير اللحام الفعلي. عندما تسوء عمليات اللحام، فإنها تسبب إعادة عمل مكلفة وهدرًا في المواد. تشير الأرقام الصناعية إلى أن كل خط إنتاج يخسر حوالي 740,000 دولار أمريكي كل عام بسبب مشكلات في اللحام لم يتم اكتشافها مبكرًا بما يكفي وفقًا لتقرير بونيمون لعام 2023. إن العمليات التي تركز على عوائد عالية ترى التغذية المرتدة الفورية ليس مجرد بند للتحقق منه فقط، بل كمكون رئيسي من نظام التحكم الشامل في العمليات.
عند اختيار جهاز لحام بالليزر، من المهم جدًا مطابقة إمكانياته مع استجابة مواد البطارية للحرارة والتغيرات المعدنية. يتمتع النحاس بموصلية حرارية عالية جدًا تبلغ حوالي 398 واط/متر كلفن، ما يعني أنه يفقد الحرارة بسرعة. يؤدي هذا التبريد السريع إلى مشكلات في تناثر الشظايا أثناء اللحام، وبالتالي يجب على العاملين توخي الحذر الشديد عند ضبط نبضات الليزر. أما الألومنيوم، فرغم أن حالته ليست سيئة بالقدر نفسه بمستوى موصلية 235 واط/متر كلفن، إلا أننا ما زلنا بحاجة إلى مراقبة دقيق لمدخلات الطاقة لمنع حدوث مشكلات التخلخل والانصهار غير الكافي في مواضع اللحام. تعالج أحدث الأجهزة هذه المشكلات من خلال تقنيات ذكية مثل تشكيل النبض التكيفي وتذبذب الشعاع. وفقًا لبعض الدراسات الحديثة الصادرة عن IWS في عام 2023، قللت هذه الأساليب من ظاهرة التناثر بنسبة تقارب ثلاثة أرباع، مع الحفاظ على اتساق اللحامات على مستوى الميكرون. ومن البديهي أن اللحامات القوية مهمة، لكن ما يُعد بنفس القدر من الأهمية هو التأكد من أن الوصلات تحتفظ بموصلية كهربائية جيدة. ففي النهاية، لا أحد يريد أن تتراكم المقاومة في مسارات التيار داخل وحدات البطارية.
يؤدي التوصيل الحراري العالي في النحاس والألمنيوم إلى تبريد سريع وبرك صهر غير مستقرة، مما ينتج عنه انصهار غير متسق وانبعاث للشرر. ويُعتمد على ثلاث خصائص متكاملة للتخفيف الفعّال:
معًا، تقلّ هذه التقنيات من تلوث الأقطاب، وتقلّل من تكوّن الفراغات، وتدعم استمرارية كهربائية قوية — مما يؤثر مباشرةً على مقاومة الخلية ودرجة إدارة الحرارة في الحزمة.
يؤدي لحام النحاس مع الألومنيوم إلى مخاطر تكوّن مركبات بين معدنية هشة وعدم تطابق في التمدد الحراري (النحاس: 17 × 10⁶/ك؛ الألومنيوم: 23 × 10⁶/ك). وتؤدي المركبات بين المعدنية غير الخاضعة للرقابة إلى تدهور القابلية للتشوه وتسريع فشل التعب. ويعتمد التخفيف على التحكم الدقيق:
إن أجهزة لحام الليزر المتطورة التي تنفذ هذه الضوابط تحقق تحسنًا في قوة الشد بنسبة 15–30٪ مقارنة بالطرق التقليدية (مراجعة تقنيات الربط 2023)، مما يمد عمر دورة حياة حزمة البطارية وموثوقية الأداء في الاستخدام الميداني مباشرةً.
الحصول على نتائج دقيقة يعتمد فعليًا على مقارنة المواصفات الأساسية مع المعايير الصناعية الفعلية، وليس فقط الاعتماد على الأرقام النظرية. ومستوى القدرة له أهمية كبيرة أيضًا. عندما نتحدث عن القدرة القصوى بين 1 و5 كيلوواط، فإن ذلك يحدد بشكل أساسي عمق الاختراق والنوع الخاص بنافذة المعالجة التي نحصل عليها. فعدم توفر قدرة كافية يؤدي إلى وصلات رديئة الجودة لا تدوم طويلًا، في حين أن القدرة الزائدة تحرق المواد وتسبب مشكلات مثل تناثر الشظايا ووجود مسام. ويُحدث الاستقرار في طاقة النبضات حول ±3٪ أو أفضل فرقًا كبيرًا. فإذا وجدت تقلبات خارج هذا النطاق، فإن تكوّن الثقوب الرئيسية يحدث بشكل غير سليم، ما يؤدي إلى ظهور جيوب صغيرة من الهواء داخليًا. وهذه الفراغات المجهرية تسرّع من عملية التآكل بمرور الوقت. بالنسبة للخلايا البطارية الأسطوانية المستخدمة في المركبات الكهربائية، يعني الاستقرار المتسق في النبضات إمكانية إنشاء ختم محكم تمامًا دون أي فجوات. ويستهدف معظم المصنّعين وجود فراغات أقل من 0.2٪ من الحجم وفقًا لمعايير ISO 13919-1، رغم أن العديد من الشركات تسعى فعليًا إلى مواصفات داخلية أكثر صرامة لضمان متانة بطارياتها في ظل الظروف الواقعية.
عند العمل مع لحام الليزر في نطاق القدرة من 1 إلى 5 كيلوواط، فإن الحصول على تحكم خطي جيد في المخرجات أمر ضروري إذا كان لا بد من التعامل مع مواد مختلفة بشكل صحيح. يجب أن تتمكن هذه الآلات من التكيف بسلاسة بين المواد الرقيقة مثل أفلام الجيوب ذات السمك 0.1 مم، وحتى المكونات الأسمك مثل القضبان الموصلة المنشورية ذات السمك 1.2 مم. تُظهر النماذج الحرارية أن القدرة حوالي 3 كيلوواط تمثل التوازن المناسب تمامًا عند لحام دبابيس النحاس بسماكة 0.8 مم. فهي توفر ما يكفي من الحرارة للحصول على اختراق كامل دون التسبب في تلك التناثرات الصغيرة المزعجة التي يكرهها الجميع. عادةً ما تحقق الآلات القادرة على الحفاظ على طاقة نبضاتها ضمن تغير يقارب نصف بالمئة نتائج أفضل بكثير عند تجميع القطع بسرعة. فشكل الفقاعة المستقر يعني تشكل شقوق دقيقة أقل، والتي قد تضعف البنية بأكملها. وبالنسبة للخلايا من نوع الجيب (pouch cells) على وجه التحديد، فإن الحفاظ على هذا النوع من الثبات يؤدي إلى خفض تسرب الغاز بعد اللحام إلى أقل من 500 جزء في المليون، وهو ما يستوفي بالفعل المعايير الصارمة لمواصفة IATF 16949 المطلوبة للإغلاق السليم في التطبيقات المرتبطة بالسيارات.
يتيح منتج معلمة الشعاع (BPP) أقل من 4 مم·م.رَد حجم بقعة تحت 50 ميكرون، وهو ما يُعد أمرًا مهمًا جدًا عند محاولة لحام ألسنة الخلايا المنشورية الصغيرة أو صفائح النحاس الرقيقة دون التسبب في أضرار حرارية غير مرغوب فيها. كما يلعب عامل M² دورًا كبيرًا هنا. فعندما يظل العامل أقل من 1.2، لا يتبدد شعاع الليزر كثيرًا، وبالتالي يمكن للمصنّعين الحفاظ على عمق تركيز جيد وتركيز للطاقة حتى على طول خطوط الإنتاج الطويلة التي قد تمتد حتى 5 أمتار. ويحافظ هذا النوع من الدقة البصرية على فتحات الوصل بحيث لا تزيد عن 10 ميكرون، مما يبقيها ضمن الحد المطلوب البالغ 15 ميكرون للحصول على اتصالات كهربائية مناسبة بين مكونات الألومنيوم والنحاس. وتُظهر البيانات الواقعية أنه إذا زاد BPP عن 0.5 مم·م.رَد، فإن المصانع غالبًا ما تخسر حوالي 12٪ من إنتاجها في عمليات التصنيع الكبيرة. ولهذا السبب فإن جودة الشعاع ليست مجرد بند إضافي في كتيب المواصفات، بل شيء أساسي لتحقيق الدقة المطلوبة على أرض المصنع.
EN
