Iako mnogi ljudi još uvijek imaju određene zabrinutosti oko dometa i sigurnosti električnih vozila, razvoj novih energetskih vozila neizbježan je izbor za Kinu da postane automobilska sila i strateški potez za rješavanje problema klime i zagovaranje koncepta zelenog razvoja. Uz čvrstu promociju na razini politike, neki od trenutnih problema električnih vozila će se konačno prevladati i samo je pitanje vremena kada će nova energetska vozila zamijeniti vozila na gorivo.
Nova energetska vozila već su nezaustavljiva nova sila na tržištu. Podaci Ministarstva industrije i informacijske tehnologije iz 2023. početkom 2023. pokazali su da su kineska nova energetska vozila nastavila eksplozivan rast u 2022., ostajući prva u svijetu osam uzastopnih godina, a stopa prodora na tržište dosegla je novi rekord.
Podaci Kineske udruge proizvođača automobila pokazuju da je od svibnja 2023. proizvodnja i prodaja novih energetskih vozila u Kini iznosila 713,000 i 717,000 jedinica, što je porast od 11,4 posto i 12,6 posto u odnosu na prethodnu godinu i više 53 posto odnosno 60,2 posto na godišnjoj razini, s tržišnim udjelom od 30,1 posto.
Kumulativno, od siječnja do svibnja 2023., kumulativna proizvodnja i prodaja novih energetskih vozila u Kini završila je 3,005 milijuna odnosno 2,94 milijuna jedinica, s kumulativnim rastom od 45,1 posto odnosno 46,8 posto, te tržišnim udjelom od 27,7 posto.
Nedavno je 20-milijunto novo energetsko vozilo proizvedeno u Kini sišlo s proizvodne trake u Guangzhou! Očekuje se da će Kina postati prva zemlja u svijetu koja će prijeći eru godišnje prodaje novih energetskih vozila koja će doseći 10 milijuna jedinica.
Kontinuirani rast proizvodnje i prodaje učinio je domaće tržište proizvodnje električnih vozila vrućim nego ikad. Laserska tehnologija nezamjenjiva je u mnogim aspektima od proizvodnje litijskih baterija do karoserije vozila i proizvodnje dijelova. Kontinuirani i brzi rast inkrementalnog tržišta donosi ogromne poslovne mogućnosti koje govore same za sebe. Uz atraktivne poslovne mogućnosti, ne čudi što proizvođači hrle na tržište novih energetskih vozila.
Primjena lasera u proizvodnji baterija
Baterija je izvor napajanja električnih vozila, a trenutno dominiraju litijeve baterije. Kineska industrija baterija i dalje je vodeća u svijetu, 70 posto baterija proizvodi se u Kini.
Proces proizvodnje litijevih baterija može se uglavnom podijeliti u tri dijela: proizvodnja stupova, proizvodnja ćelija i montaža baterijskog paketa. U procesu proizvodnje litijevih baterija i paketa baterija potreban je veliki broj postupaka laserskog rezanja, zavarivanja i uklanjanja/čišćenja.
(1) Rezanje laserom
Tehnologija laserskog rezanja može se primijeniti na predprocese kao što su rezanje i oblikovanje ušica, rezanje polova i rezanje dijafragme u procesu proizvodnje litijevih baterija.
Na primjer, rezanje ušica zahtijeva glatko i bez rubova, bez valjanih rubova i bez rizika od oštećenja separatora baterije; osim toga, kako specifična energija litijevih baterija postaje sve veća i veća, otpor unutar baterije postaje sve manji i manji, a čepovi litijskih baterija se razvijaju od jednostrukih do višestrukih i od višestrukih do punih. Zahtjevni procesni zahtjevi ističu ultrabrze lasere. Mogu rezati više materijala i različite debljine papučica, a hladnom obradom postižu se visokokvalitetni rezultati rezanja.
Za ove rezove metalne folije mogu se koristiti infracrveni pulsirajući laseri ili se mogu koristiti zeleni i ultraljubičasti proizvodi ako su potrebni kvalitetniji rezovi. Iz perspektive širine impulsa, trenutačne industrijske primjene uglavnom su nanosekundni i pikosekundni laseri, od kojih pikosekundni proizvodi postupno zauzimaju glavni tok; dok se femtosekundni laseri također koriste, ali u pogledu stabilnosti za prilagodbu kontinuiranom radu industrijskih proizvodnih linija potrebni su daljnji napori.
Membrana u litijevim baterijama, uglavnom polietilen (PE), polipropilen (PP) s izvrsnim mehaničkim svojstvima, kemijskom stabilnošću i relativno jeftinom poliolefinskom dijafragmom. Za rezanje ove vrste materijala najprikladniji je UV laser.
Uz sve kraće valne duljine i kraće širine impulsa zelenog svjetla, izvor ultraljubičastog svjetla u snazi, stabilnost i drugi aspekti performansi nastavljaju se poboljšavati, laser će postići učinkovitije i kvalitetnije rezanje ovih filmova u litijevim baterijama.
(2) Lasersko zavarivanje
Zavarivanje je najvažniji proces koji se koristi u proizvodnji litijevih baterija i paketa baterija.
U proizvodnom procesu ćelija, modula i pakiranja Li-ionskih baterija postoji više od 20 procesa koji zahtijevaju zavarivanje da bi se postigle vodljive veze ili funkcije brtvljenja. Za postizanje velike većine njih potrebno je lasersko zavarivanje.
Kod baterija s kvadratnim kućištem potrebno je lasersko zavarivanje za kućište, brtvene čavle, sklop poklopca i brtvljenje; u cilindričnim baterijama i modulima potrebno je lasersko zavarivanje za polove, kape i sabirnice.
Ova vrsta zavarivanja, materijal za tanji aluminij i bakar, za ovu vrstu zavarivanja s visokom otpornošću na materijale, upotreba zavarivanja infracrvenim svjetlom sklona prskanju i mnogim drugim nedostacima, u usporedbi s učinkovitošću apsorpcije zelene i plave svjetlosti veća, kvaliteta zavarivanja je također bolja.
Visoka stopa apsorpcije bakra u pojasu plave svjetlosti čini poželjnijom upotrebu lasera plave svjetlosti za zavarivanje. Plavi laser s povećanom snagom i kvalitetom snopa bit će moćan alat za aplikacije zavarivanja s litijevim baterijama.
U posljednje vrijeme mnogi proizvođači u zemlji i inozemstvu produbljuju područje lasera s plavim svjetlom, a već su dostupne različite snage poput 100W, 800W, 1kW i 4kW.
Proces zavarivanja je relativno složen, kako bi se bolje pratila kvaliteta zavarivanja, mnogi su proizvođači razvili program za praćenje laserskog zavarivanja u stvarnom vremenu, prema dobivenim povratnim informacijama o kvaliteti zavarenog šava, parametrima zavarivanja. može se pravovremeno dovesti u najbolje stanje.
(3) Lasersko uklanjanje/čišćenje
Lasersko čišćenje stupova
U proizvodnom procesu litijevih baterija, premaz na području polne stopice koju treba zavariti treba očistiti prije zavarivanja polne stopice. Presvlake koje treba ukloniti su grafit i metalni oksid litija kako bi se otkrile pločice od bakrene ili aluminijske folije.
Ključ ovog koraka je uklanjanje samo materijala za oblaganje bez oštećenja metalne folije ispod njega. U usporedbi s mehaničkim struganjem i drugim metodama uklanjanja, lasersko rješenje za čišćenje i uklanjanje uzrokuje minimalnu štetu na bakrenoj foliji i ima prednost jer je učinkovito, učinkovito i ekološki prihvatljivo, što ga čini idealnim rješenjem za uklanjanje premaza u industriji. Za ovaj korak procesa uglavnom se koriste pulsirajući infracrveni laseri.
Osim toga, poluvodički laseri se također izravno koriste u procesu sušenja elektroda za litijeve baterije.
Primjena lasera u proizvodnji vozila i komponenti
Za upotrebu laserske tehnologije u proizvodnji vozila i komponenti može se reći da je gotovo sveprisutna i koristi se desetljećima te relativno nije nova primjena. Međutim, velika potražnja na tržištu i neumoljiva potraga za višom kvalitetom proizvodnje nastavljaju dalje istraživati ovo tržište.
Postoje mnoga mjesta gdje se lasersko zavarivanje koristi u proizvodnji cjelovitih vozila i komponenti, uključujući: zupčanike mjenjača, filtre ulja, hidraulične podizače, zapaljivače zračnih jastuka, mlaznice za gorivo, ventile ABS akumulatora, sjedala, svjetla, senzore i druge komponente; i dijelovi karoserije kao što su krovovi, vrata, krovovi motora i stražnja vrata, koji su svi aktivni u laserskom zavarivanju.
Lasersko zavarivanje karoserije, snaga se može povećati za više od 30 posto, sigurnost automobila je veća; korištenje laserskog zavarivanja automobilskih dijelova, može smanjiti volumen kako bi se zadovoljila minijaturizacija komponenti, trend razvoja lakih vozila.
Uzmimo za primjer trenutni pogonski motor s plosnatom žicom, uključeni laserski proces uključuje zavarivanje silikonskog čelika motora, uklanjanje boje i zavarivanje ukosnice (ukosnice) s ravnom žicom, kao i zavarivanje sabirnice motora.
Plavo svjetlo je preferirani alat za zavarivanje bakra, a već su dostupni plavi laseri velike snage od 1kW i 4kW; drugi proizvođači su predložili korištenje plavih lasera s infracrvenim laserima za zavarivanje bakra različitih debljina kako bi se postigla bolja kvaliteta zavarivanja i poboljšala učinkovitost.
Uz primjenu zavarivanja, laserska tehnologija također se može koristiti za rezanje čelika visoke čvrstoće za karoseriju, rezanje materijala za zračne jastuke, rezanje materijala za unutrašnjost automobila, označavanje sljedivosti motora, guma i drugih dijelova, uklanjanje boje od ravne bakrene žice i mnoge druge aspekte. Podrazumijeva se da se u Europi, Sjedinjenim Državama i drugim razvijenim industrijskim zemljama 60 do 80 posto automobilskih dijelova dovršava laserskom obradom. S kontinuiranim razvojem kineskog tržišta novih energetskih vozila, laserska tehnologija otvorit će veliko potencijalno tržište aplikacija; zajedno s napretkom aplikacija, vjerujem da će se sama laserska tehnologija i učinci primjene također nastaviti razvijati naprijed.
