trong mộthệ thống lưu trữ năng lượng, hàn không chỉ là một quá trình sản xuất. Nó là một phần của đường dẫn điện, đường dẫn nhiệt và cấu trúc cơ khí. Mối hàn yếu có thể làm tăng lực cản, tạo nhiệt cục bộ, làm hỏng hiệu suất bịt kín hoặc giảm khả năng chống rung-lâu dài. Qua nhiều năm sạc và xả, những khiếm khuyết nhỏ này có thể trở thành rủi ro thực sự về độ tin cậy.
Hiệu suất điện: Mối hàn tốt có nghĩa là điện trở thấp hơn
Các mô-đun pin dựa vào kết nối điện ổn định giữa các tế bào, tab, thanh cái, thiết bị đầu cuối và bộ thu dòng điện. Ở những khu vực này, chất lượng hàn ảnh hưởng trực tiếp đến điện trở tiếp xúc và hiệu suất truyền dòng điện.
Các phương pháp phổ biến bao gồm hàn siêu âm, hàn laser, hàn điện trở và liên kết khuếch tán. Các nghiên cứu về nối tế bào pin cho thấy hàn điểm điện trở, hàn siêu âm và hàn laser đều có các đặc tính hiệu suất khác nhau về lượng nhiệt đầu vào, độ bền cơ học và điện trở tiếp xúc điện. Đây là lý do tại sao việc lựa chọn mối hàn phải phù hợp với vật liệu, mức độ hiện tại và thiết kế mô-đun.
Hàn siêu âmđược sử dụng rộng rãi cho các tab pin và kết nối giấy bạc. Nó kết hợp các kim loại trong quy trình ở trạng thái rắn-thông qua rung động và áp suất-tần số cao, giúp tạo ra các kết nối có điện trở suất thấp- mà không cần cung cấp nhiệt quá mức. Nghiên cứu gần đây cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đánh giá cả điện trở và hoạt động nhiệt trong các mối nối siêu âm-đến{6}}thanh cái, đặc biệt là đối với sự kết hợp giữa đồng và nhôm.
Hàn lazethường được sử dụng cho các thanh cái, thiết bị đầu cuối và kết nối mô-đun. So với phương pháp hàn chặt cơ học hoặc hàn điện trở được kiểm soát kém, hàn laser có thể mang lại mối nối chính xác, nhất quán với điện trở tiếp xúc thấp và độ bền cơ học tốt. Nghiên cứu về các điểm tiếp xúc điện của pin được hàn bằng laser-đã chỉ ra rằng có thể đạt được các mối nối có điện trở-có điện trở thấp và độ bền-cao trong khi kiểm soát nhiệt đầu vào vào pin.
Ngược lại, hàn điện trở được kiểm soát kém có thể gây ra hiện tượng bắn tóe, hàn không đủ hoặc các mối nối yếu. Khi mối hàn có điện trở tiếp xúc cao, nhiệt sinh ra sẽ tăng lên dưới dòng điện cao. Điều này có thể tạo ra một chu kỳ tiêu cực: điện trở cao hơn gây ra nhiều nhiệt hơn, nhiệt nhiều hơn sẽ đẩy nhanh quá trình oxy hóa và quá trình oxy hóa càng làm tăng điện trở. Trong những trường hợp nghiêm trọng, điều này có thể dẫn đến hiện tượng quá nhiệt cục bộ, mất cân bằng mô-đun hoặc lỗi kết nối.
Độ bền cơ học: Thiết bị ESS phải tồn tại qua nhiều năm căng thẳng
Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể phải chịu rung động khi vận chuyển, áp lực lắp đặt, chu kỳ nhiệt độ và hoạt động xả-sạc dài hạn-. Một mối hàn vượt qua bước kiểm tra bề ngoài đơn giản vẫn có thể bị hỏng sau khi giãn nở và co lại nhiệt nhiều lần.
Hàn laze có thể mang lại các mối nối có độ bền- cao khi các thông số được kiểm soát tốt. Đối với các kết nối pin, điều quan trọng không chỉ là độ bền của mối hàn mà còn là tính nhất quán. Cùng một mô-đun có thể chứa hàng trăm hoặc hàng nghìn điểm hàn. Một tỷ lệ nhỏ các mối hàn yếu có thể trở thành vấn đề-về độ tin cậy ở cấp độ hệ thống.
Đối với các kết cấu nhôm lớn như tủ ESS, khay pin và các bộ phận làm mát{0}}bằng chất lỏng, hàn khuấy ma sát mang lại lợi thế về khả năng chống mỏi và chất lượng bịt kín. Các ứng dụng công nghiệp của FSW trong vỏ pin nhấn mạnh đến độ biến dạng thấp hơn, ít lỗ rỗ hoặc vết nứt hơn và hiệu suất khớp nối mạnh mẽ, có giá trị cho các thiết kế ESS nhẹ và có tuổi thọ cao.
Các mối nối hàn hoặc hàn đồng thau truyền thống có thể gặp phải hiện tượng nứt mỏi do chu trình nhiệt-lâu dài, đặc biệt là khi các vật liệu khác nhau giãn nở ở tốc độ khác nhau. Sự phát triển của hợp chất liên kim loại, các pha giòn hoặc độ mỏi của mối hàn có thể làm giảm dần độ tin cậy của mối nối. Đây là lý do tại sao việc hàn laze ở trạng thái rắn-chất lượng cao-và-được kiểm soát tốt đang trở nên phổ biến hơn trong hoạt động sản xuất pin và ESS tiên tiến.
.
Quản lý nhiệt: Các khuyết tật hàn có thể chặn đường dẫn nhiệt
Trong thiết bị ESS công suất cao, quá trình hàn cũng liên quan chặt chẽ đến khả năng tản nhiệt. Các thiết bị nguồn, thanh cái, tấm làm mát và kênh làm mát-chất lỏng đều phụ thuộc vào sự tiếp xúc nhiệt ổn định và tính toàn vẹn của cấu trúc.
Đối với các thiết bị điện tử công suất như mô-đun IGBT và SiC, quá trình hàn và nung lại là rất quan trọng vì các khoảng trống trong lớp hàn có thể làm tăng khả năng chịu nhiệt. Trong các ứng dụng có-công suất cao, việc thoát nhiệt quá mức có thể làm giảm hiệu suất truyền nhiệt và khiến nhiệt độ thiết bị tăng nhanh hơn. Đây là lý do tại sao quá trình hàn nóng chảy chân không và hàn có kiểm soát thường được sử dụng để giảm khoảng trống và cải thiện hiệu suất nhiệt.
Đối với tấm làm mát-chất lỏng và cấu trúc nhôm,hàn laserVàhàn ma sát khuấyđang ngày càng quan trọng. Hàn laze tạo ra một đường hàn hẹp và vùng ảnh hưởng nhiệt-nhỏ, giúp kiểm soát sự biến dạng và duy trì độ phẳng bề mặt. Điều này rất quan trọng vì độ phẳng kém có thể làm tăng khả năng chịu nhiệt ở bề mặt giữa tấm làm mát và mô-đun pin.
Hàn ma sát khuấyhoặc FSW, là một-quy trình tham gia ở trạng thái vững chắc. Nó thường được sử dụng cho khay pin nhôm, tấm làm mát và vỏ kết cấu. Do vật liệu được nối mà không bị nóng chảy nên FSW có thể giảm các khuyết tật như lỗ rỗ và vết nứt, cải thiện độ tin cậy bịt kín và giảm độ biến dạng so với một số phương pháp hàn nhiệt hạch truyền thống.
Nếu đầu vào nhiệt hàn không được kiểm soát, nguy cơ không chỉ là khả năng tản nhiệt kém. Nhiệt độ quá cao cũng có thể làm hỏng các tế bào pin, vật liệu cách nhiệt, lỗ thông hơi an toàn, vòng đệm hoặc cấu trúc bên trong gần đó. Trong sản phẩm ESS được thiết kế để vận hành ngoài trời-lâu dài, điều này có thể rút ngắn tuổi thọ sử dụng và tăng rủi ro về an toàn.
Niêm phong và chống chịu môi trường: ESS ngoài trời cần nhiều hơn sức mạnh
Nhiều sản phẩm ESS được lắp đặt ngoài trời, nơi chúng phải đối mặt với độ ẩm, sương muối, bụi, mưa và chênh lệch nhiệt độ lớn. Chất lượng hàn không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất điện mà còn ảnh hưởng đến tuổi thọ của mối hàn và khả năng chống ăn mòn.
Mối hàn chất lượng cao có thể giúp duy trì độ kín khí và giảm nguy cơ hơi ẩm xâm nhập vào các bộ phận nhạy cảm. Đối với vỏ pin, tấm làm mát và vỏ điện, các vết nứt nhỏ-hoặc mối hàn không hoàn chỉnh có thể tạo điều kiện cho hơi ẩm xâm nhập, rò rỉ chất làm mát hoặc ăn mòn. Khi sự ăn mòn lan đến đầu cuối tín hiệu, thanh cái hoặc mạch cảm biến, nó có thể gây ra hiện tượng giám sát bất thường, giảm hiệu suất hoặc tắt hệ thống.
Hàn laser thường được sử dụng ở những nơi yêu cầu độ chính xác, độ kín và độ biến dạng thấp. Hàn siêu âm cũng có giá trị trong một số ứng dụng lắp ráp điện tử và chính xác vì nó có thể nối các vật liệu mà không bị hư hỏng nhiệt lớn.
Tuy nhiên, việc hàn được kiểm soát kém có thể tạo ra các hạt kim loại, vết nứt, lỗ rỗng hoặc vùng bịt kín yếu. Trong các bộ phận điện, các hạt rời rạc hoặc ô nhiễm bên trong có thể làm tăng nguy cơ đoản mạch. Trong cấu trúc làm mát-bằng chất lỏng, các khuyết tật khi hàn có thể dẫn đến rò rỉ chất làm mát hoặc các kênh vi mô- bị chặn, ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống quản lý nhiệt.
Cách đánh giá chất lượng hàn trong sản xuất ESS
Đối với người mua ESS, chất lượng hàn rất khó đánh giá từ bên ngoài. Một sản phẩm trông sạch sẽ-không phải lúc nào cũng có nghĩa là quy trình hàn bên trong đáng tin cậy. Các nhà sản xuất tốt thường kiểm soát chất lượng hàn thông qua thiết kế quy trình, thử nghiệm và truy xuất nguồn gốc.
Các hạng mục đánh giá chính bao gồm:
Hiệu suất điện:điện trở tiếp xúc, tính liên tục về điện, độ tăng nhiệt độ khi có tải.
Hiệu suất cơ học:độ bền kéo, độ bền cắt, độ bền bong tróc, độ bền mỏi và khả năng chống rung.
Hiệu suất nhiệt:tốc độ rỗng của mối hàn, khả năng chịu nhiệt của giao diện, độ phẳng của tấm làm mát và độ ổn định truyền nhiệt.
Hiệu suất niêm phong:kiểm tra rò rỉ khí heli, kiểm tra độ kín khí, kiểm tra áp suất chất làm mát và khả năng chống ăn mòn.
Kiểm soát quá trình:giám sát thông số hàn, kiểm tra trực quan, lấy mẫu phá hủy, kiểm tra tia X{0}}, kiểm tra siêu âm và truy xuất nguồn gốc sản xuất đầy đủ.
Trong sản xuất pin, việc giám sát theo thời gian thực-ngày càng trở nên quan trọng hơn. Ví dụ: nghiên cứu về giám sát tình trạng máy hàn siêu âm cho thấy rằng giám sát dựa trên dữ liệu-có thể giúp phân loại tình trạng dụng cụ và hỗ trợ kiểm soát chất lượng sớm trong quá trình sản xuất pin lithium.
Điều này có ý nghĩa gì đối với người mua ESS
Đối với một dự án lưu trữ năng lượng, chất lượng hàn ảnh hưởng nhiều hơn đến năng suất của nhà máy. Nó ảnh hưởng đến-sự an toàn lâu dài, chi phí bảo trì và tính khả dụng của hệ thống.
Sản phẩm ESS có chi phí thấp-có thể trông giống nhau từ bên ngoài nhưng các vấn đề hàn tiềm ẩn có thể dẫn đến điện trở cao hơn, sinh nhiệt không đều, rò rỉ chất làm mát, độ kín kém hoặc lỗi kết nối sớm. Những vấn đề này có thể không xuất hiện trong quá trình kiểm tra giao hàng. Chúng thường xuất hiện sau nhiều tháng hoặc nhiều năm hoạt động, đặc biệt trong điều kiện dòng điện cao, nhiệt độ cao, độ rung hoặc điều kiện ngoài trời ẩm ướt.
Đó là lý do tại sao việc mua sắm ESS không chỉ nên so sánh dung lượng cell và giá tủ. Người mua cũng nên hỏi cách nhà sản xuất kiểm soát hàn mô-đun, hàn thanh cái, hàn tấm làm mát và hàn kết cấu.
ESS đáng tin cậy bắt đầu từ những kết nối đáng tin cậy
Sản xuất bộ lưu trữ năng lượng hiện đại đang loại bỏ các phương pháp hàn có nhiều khả năng tạo ra các khoảng trống, điện trở tiếp xúc không ổn định và mỏi nhiệt. Đối với các kết nối điện lõi, hàn siêu âm, liên kết khuếch tán và hàn laser được sử dụng rộng rãi tùy thuộc vào vật liệu và cấu trúc. Đối với các bộ phận quản lý nhiệt và tấm làm mát-chất lỏng, hàn lại chân không, hàn laze và hàn ma sát khuấy ngày càng trở nên quan trọng. Đối với vỏ và các bộ phận kết cấu bằng nhôm, FSW mang lại tiềm năng lớn cho các thiết kế nhẹ và có độ tin cậy cao-.
Tóm lại, hàn không phải là một chi tiết nhỏ. Đây là một trong những nền tảng tiềm ẩn của sự an toàn và tuổi thọ của ESS. Một hệ thống lưu trữ năng lượng đáng tin cậy không chỉ phụ thuộc vào các tế bào tốt và thiết kế BMS thông minh mà còn phụ thuộc vào mọi kết nối ổn định,-điện trở thấp, được bịt kín- tốt và chắc chắn về mặt cơ học bên trong hệ thống.
Tại SINELINK, chúng tôi đặc biệt chú ý đến chất lượng sản xuất, an toàn điện, độ tin cậy về kết cấu và-hiệu suất dài hạn của dự án. Đối với các sản phẩm lưu trữ năng lượng, chất lượng của các quy trình nội bộ như hàn, lắp ráp, thiết kế nhiệt và kiểm tra cũng quan trọng như các thông số kỹ thuật có thể nhìn thấy được của sản phẩm. Đây là cách chúng tôi giúp khách hàng xây dựng các giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn hơn, đáng tin cậy hơn và-lâu dài hơn.