Những lựa chọn thực tiễn giữa hàn điểm và hàn chì — kỹ thuật, các chế độ hỏng hóc và các phương pháp có thể mở rộng cho các nhà sản xuất gói chuyên nghiệp

Kết nối các đầu cực pin với các tab kim loại là một bước đơn giản nhưng có tác động lớn đến độ tin cậy, an toàn và khả năng sản xuất của pin. Đối với các nhà sản xuất pin di động, mô-đun lưu trữ năng lượng và mảng pin xe điện, việc lựa chọn giữa hàn điểm và hàn chì quyết định liệu các kết nối có chịu được rung động, chu kỳ nhiệt và điều kiện sử dụng khắc nghiệt — hay trở thành điểm yếu đầu tiên. Bài viết này phân tích cơ chế hoạt động, lợi ích và các chế độ hỏng hóc của từng phương pháp, sau đó đưa ra các tiêu chí lựa chọn thực tiễn và các khuyến nghị thực hành mà bạn có thể áp dụng trong sản xuất hoặc phòng thí nghiệm.

Cách hoạt động của hàn điểm — tại sao nó là tiêu chuẩn mặc định trong nhà máy

Hàn điểm sử dụng một xung dòng điện cao, rất ngắn, được truyền qua hai điện cực để hàn một miếng kim loại nickel hoặc thép vào vỏ pin bằng cách làm tan chảy cục bộ và áp lực. Quá trình hàn diễn ra trong vài mili giây và truyền nhiệt tối thiểu vào bên trong pin, đó là lý do tại sao các nhà sản xuất ưa chuộng phương pháp này cho lắp ráp quy mô lớn. Ngoài tốc độ, hàn điểm tạo ra mối hàn cơ học chắc chắn, có điện trở thấp, chịu được rung động và ứng suất tuần hoàn — những đặc tính quan trọng đối với pin được sử dụng trong các ứng dụng ô tô, robot và thiết bị cố định công suất cao.

Những ưu điểm thực tiễn của hàn điểm bao gồm tính lặp lại cao, thời gian chu kỳ nhanh và tiếp xúc nhiệt hạn chế với tế bào. Các máy hàn điểm điều khiển xung hiện đại cho phép người vận hành điều chỉnh dòng điện, độ rộng xung và áp lực điện cực cho các độ dày tab và thành phần hóa học tế bào khác nhau. Những hạn chế bao gồm chi phí đầu tư ban đầu (máy hàn điểm công nghiệp và khuôn mẫu) và các hạn chế về hình học: điện cực phải tiếp cận cả hai bên của mối hàn, điều này có thể làm phức tạp một số bố trí gói pin.

Tại sao hàn chì vẫn quan trọng — tính linh hoạt đổi lấy nhiệt độ cao

Hàn chì tạo ra sự liên tục điện và cơ học bằng cách nung chảy hợp kim hàn để kết nối tab và đầu nối. Phương pháp này rẻ tiền và linh hoạt, nên được ưa chuộng cho các mẫu thử, sửa chữa và lắp ráp phức tạp nơi tiếp cận hàn khó khăn. Tuy nhiên, hàn chì truyền nhiệt nhiều hơn vào tế bào so với hàn điểm. Hàn chì kéo dài hoặc không được kiểm soát tốt có thể làm tăng nhiệt độ cục bộ đủ để làm hỏng các bộ tách bên trong hoặc gây ra sự sinh khí và phồng rộp trong các hóa chất nhạy cảm. Do đó, hàn chì đòi hỏi kỹ thuật cẩn thận: mạ chì trước, áp dụng nhiệt nhanh chóng bằng bộ tản nhiệt hoặc kẹp nhiệt, và giới hạn thời gian nghiêm ngặt tại điểm nối để giảm thiểu thời gian ngâm nhiệt.

Các mối hàn bằng hàn chì có độ bền cơ học thấp hơn so với các mối hàn và dễ bị mỏi hơn trong môi trường có rung động cao, do đó chúng nên được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng có tải trọng cơ học thấp hoặc nơi có sự hỗ trợ cơ học (đinh tán, giá đỡ) đi kèm với mối hàn.

So sánh song song — cách lựa chọn cho dự án của bạn

Khi quyết định chọn phương pháp nào, hãy xem xét các yếu tố thực tiễn sau:

• Sản lượng sản xuất & công suất: Quy mô hàn điểm — thời gian hàn tính bằng mili giây và tự động hóa giúp giảm chi phí khi sản xuất hàng loạt. Hàn chì là phương pháp phù hợp cho các dự án sản xuất số lượng nhỏ, tùy chỉnh.

• Độ nhạy nhiệtCho hiện đại Pin lithium, việc tiếp xúc với nhiệt độ thấp là quan trọng. Các xung ngắn trong hàn điểm giúp giảm rủi ro nhiệt.

• Độ bền cơ học: Các mối hàn điểm có hiệu suất cao hơn so với hàn chì trong các thử nghiệm về độ bền cắt và rung động; hãy sử dụng chúng khi các gói sản phẩm phải chịu tác động của va đập hoặc uốn cong lặp đi lặp lại.

• Hình học & tính khả dụngHàn chì có thể tiếp cận những vị trí khó tiếp cận mà điện cực không thể đến được. Đối với các hình dạng phức tạp, phương pháp kết hợp (hàn các thanh dẫn chính, hàn chì các dây dẫn phụ) thường là lựa chọn tối ưu.

• Chi phí & dụng cụChi phí ban đầu ủng hộ hàn chì; hiệu suất trong suốt vòng đời ủng hộ hàn.
  Những sự đánh đổi này là lý do tại sao nhiều chuyên gia có kinh nghiệm — bao gồm các đội lắp ráp pin tại các công ty như RICHYE — Chọn hàn điểm cho các mô-đun sản xuất và dành hàn chì cho việc chế tạo mẫu, sửa chữa tại hiện trường hoặc các trường hợp lắp ráp đặc biệt.

Các kỹ thuật và quy trình kiểm soát để đảm bảo độ tin cậy của các mối nối

Một số biện pháp kiểm soát thực tế có thể nâng cao đáng kể năng suất và an toàn, bất kể phương pháp nào:

• Kiểm soát năng lượng, thời gian và lực kẹpĐối với thợ hàn, điều chỉnh năng lượng xung và lực điện cực theo độ dày của tab. Đối với hàn chì, sử dụng máy hàn có kiểm soát nhiệt độ và khuôn mẫu để giới hạn thời gian tiếp xúc.

• Sử dụng vật liệu tab phù hợpThép mạ niken và dải niken nguyên chất có đặc tính nóng chảy khác nhau; lựa chọn dụng cụ gia công phù hợp với vật liệu.

• Thêm gia cố cơ học: Đinh tán, keo epoxy điểm hoặc các tab gấp giúp giảm tải cắt trên các mối hàn. Ngay cả các mối hàn cũng được hưởng lợi từ việc giảm căng thẳng nếu dây dẫn bị di chuyển.

• Kiểm tra và thử nghiệm: Đo điện trở chung, thực hiện các thử nghiệm kéo/cắt trên các mẫu lắp ráp và bao gồm kiểm tra trực quan để phát hiện vết bắn hoặc mối hàn lạnh.

• Giảm nhiệt trong quá trình hànSử dụng bộ tản nhiệt kẹp hoặc làm nóng trước các tab lớn hơn để giảm thời gian tế bào tiếp xúc với nhiệt độ cao tại điểm nối.

Khi nào nên kết hợp các phương pháp — các phương pháp kết hợp hoạt động hiệu quả trong sản xuất

Lắp ráp lai là phương pháp phổ biến và thực tiễn: sử dụng hàn điểm cho đường dẫn chính và dành các đầu hàn ngắn cho các linh kiện hoặc cảm biến cần đường dẫn chính xác. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro nhiệt đồng thời duy trì tính linh hoạt trong thiết kế. Khi hàn là không thể tránh khỏi trên một tế bào, hãy giới hạn thời gian hàn, sử dụng chất trợ hàn tương thích với môi trường pin và bảo vệ mối hàn khỏi stress cơ học bằng các biện pháp giảm stress.

Các quy trình sửa chữa tại hiện trường và các biện pháp an toàn tốt nhất

Kỹ thuật viên hiện trường thường phải đối mặt với tình trạng pin bị hư hỏng mà việc tháo rời hoàn toàn không khả thi. Các quy tắc quan trọng: tuyệt đối không làm nóng pin mà không có hệ thống làm mát và bảo vệ; không hàn trực tiếp vào vỏ pin mà không có kẹp nhiệt; và luôn kiểm tra điện áp pin và cách điện trước khi sửa chữa. Đối với các xưởng tự làm hoặc sản xuất quy mô nhỏ, máy hàn điểm dựa trên biến áp có thể được chấp nhận nếu sử dụng cùng với khuôn mẫu và các biện pháp an toàn phù hợp, nhưng chúng không thể thay thế thiết bị công nghiệp cho sản xuất có độ tin cậy cao.

Các khuyến nghị thiết kế để đảm bảo độ tin cậy lâu dài

Thiết kế gói sản phẩm từ đầu với các yêu cầu về phương pháp hàn: cung cấp các điểm hàn dễ tiếp cận cho điện cực tự động, bao gồm các hỗ trợ cơ khí ở những vị trí cần hàn dây dẫn, và chọn độ dày của tab sao cho cân bằng giữa khả năng dẫn điện và khả năng hàn. Xác định các chỉ số khả năng quá trình (độ bền kéo, điện trở mối hàn) như một phần của tiêu chí kiểm tra nhà cung cấp và kiểm tra đầu vào.

Lời khuyên cuối cùng — hãy chọn công cụ phù hợp với mức độ rủi ro mà bạn chấp nhận.

Không có phương pháp nào là "tốt nhất" một cách tuyệt đối — chỉ có sự lựa chọn phù hợp với yêu cầu về độ tin cậy, khối lượng và chi phí của ứng dụng. Hàn điểm là phương pháp được ưa chuộng trong sản xuất hàng loạt. pin lithium Vì nó giảm thiểu nhiệt và tạo ra các mối nối bền bỉ, có điện trở thấp. Hàn vẫn là một kỹ thuật quan trọng trong các trường hợp yêu cầu về hình học, tốc độ tạo mẫu hoặc khả năng sửa chữa, nhưng nó đòi hỏi kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt và hỗ trợ cơ học để đạt được độ bền tương đương với các mối hàn. Bằng cách kết hợp thiết kế phù hợp với phương pháp, kiểm soát quy trình nghiêm ngặt và các tiêu chí kiểm tra đơn giản, các kỹ sư và nhà sản xuất thiết bị có thể đạt được các kết nối lặp lại, an toàn, phục vụ lâu dài trong quá trình sử dụng thực tế.