لماذا تُعدّ قوة اللحام النقطي مهمة للبطاريات؟

جدول المحتويات

1.دور اللحام النقطي في إنتاج البطاريات
2.كيف تُصنع حزم البطاريات الموثوقة باستخدام اللحام النقطي
3.لماذا تحافظ اللحامات القوية على أداء البطاريات بشكل جيد
4.مخاطر السلامة الناجمة عن اللحامات الضعيفة
5.المشاكل الشائعة التي تُضعف اللحام النقطي
6.ما الذي يؤثر على قوة اللحام النقطي؟
7.طرق التحقق من قوة اللحامات
8.خطوات للحصول على لحامات أفضل وأكثر اتساقًا
9.طريقة موثوقة لضمان جودة اللحام

دور اللحام النقطي في إنتاج البطاريات

تُستخدم اللحام النقطي لربط الأجزاء المعدنية بسرعة عن طريق تمرير تيار كهربائي عالٍ عبر أقطاب كهربائية تضغط على المواد. في صناعة البطاريات، يُستخدم لربط شرائح أو ألسنة النيكل بأطراف الخلية دون الحاجة إلى إضافة معدن حشو إضافي. تنتج الحرارة فقط من المقاومة الكهربائية عند نقطة التلامس، مما يؤدي إلى انصهار مساحة صغيرة لتكوين رابطة قوية أثناء التبريد.

تُعدّ هذه الطريقة مثالية لتجميع البطاريات لأنها تُبقي الحرارة محصورة في مكانها، مما يمنع تلف المواد الكيميائية الحساسة داخل الخلايا. وتعتمد معظم حزم بطاريات الليثيوم أيون المستخدمة في الأدوات والمركبات والتخزين على اللحام النقطي لهذه الوصلات. وعند تنفيذه بشكل صحيح، يُنشئ هذا اللحام مسارات منخفضة المقاومة تتحمل تيارات عالية مع الحفاظ على تماسك جميع المكونات ميكانيكيًا.

كيف تُصنع حزم البطاريات الموثوقة باستخدام اللحام النقطي

في حزمة بطاريات نموذجية، تتصل مئات الخلايا على التوالي أو التوازي. وتُستخدم عملية اللحام النقطي لربط شرائح معدنية رقيقة بالأطراف الموجبة والسالبة، لتشكيل المسارات الكهربائية. تحمل هذه اللحامات تيارات الشحن والتفريغ، والتي غالبًا ما تصل إلى مئات الأمبيرات في تطبيقات الطاقة.

تحافظ اللحامات الجيدة على مقاومة داخلية منخفضة في جميع أنحاء البطارية. أما المناطق ذات المقاومة العالية فتولد حرارة إضافية، مما يؤثر على كفاءة القطع ويقلل من وقت التشغيل. مع مرور الوقت، تضعف الوصلات الضعيفة نتيجة الاهتزازات أو تقلبات درجات الحرارة الشائعة في الاستخدام الفعلي، كما هو الحال في المركبات الكهربائية أو الأجهزة المحمولة.

يفضل المصنّعون اللحام النقطي على البدائل الأخرى لسرعته في معالجة المواد الرقيقة وتناسبه مع خطوط الإنتاج ذات الأحجام الكبيرة. تستغرق العملية أجزاءً من الثانية لكل نقطة، مما يضمن استمرار الإنتاج دون ارتفاع درجة حرارة الخلايا.

لماذا تحافظ اللحامات القوية على أداء البطاريات بشكل جيد

تؤثر قوة اللحام بشكل مباشر على انسيابية تدفق التيار. يضمن اللحام الصلب - وهو اللب المنصهر - الحد الأدنى من انخفاض الجهد. أما اللحامات الضعيفة أو الصغيرة فتزيد المقاومة، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة وعدم انتظام تحميل الخلايا.

تتعرض البطاريات في الاستخدام اليومي لدورات شحن متكررة وإجهاد ميكانيكي. تمنع اللحامات الموضعية القوية التدهور التدريجي الذي يقلل من السعة بمرور الوقت. كما أنها تساعد في الحفاظ على التوازن بين الخلايا، وتجنب الحالات التي يؤثر فيها ضعف أحدها سلبًا على أداء البطارية بأكملها.

يصبح انخفاض الأداء ملحوظًا في حالات الاستخدام المكثف. تفقد الأدوات عزم الدوران، وتصبح المركبات بطيئة عند التسارع، أو تُنتج أنظمة التخزين طاقة أقل قابلة للاستخدام. وتدعم قوة اللحام الثابتة القدرة الإنتاجية المقدرة التي يعد بها المصنعون.

مخاطر السلامة الناجمة عن اللحامات الضعيفة

تشكل نقاط اللحام الضعيفة مخاطر حقيقية في البطاريات. فالوصلات غير المحكمة تُحدث شرارات أو ترتفع درجة حرارتها بشكل مفرط، مما قد يؤدي إلى اشتعال الإلكتروليتات القابلة للاشتعال. وفي الحالات القصوى، يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة الحرارة بشكل غير قابل للسيطرة.

قد تتسبب الاهتزازات الناتجة عن مطبات الطريق أو استخدام الأدوات في كسر اللحامات الضعيفة، مما يؤدي إلى انقطاع مفاجئ للتيار الكهربائي أو حدوث تماس كهربائي داخلي. وقد أدت هذه الأعطال إلى عمليات سحب للمنتجات الاستهلاكية وإثارة مخاوف تتعلق بالسلامة.

تعتمد السلامة على وصلات موثوقةتتحمل هذه المكونات الضغوط الفيزيائية والحرارية دون أن تتعطل. أما نقاط الضعف فتؤدي إلى تركيز الحرارة، مما يزيد من المخاطر أثناء الشحن السريع أو الأحمال الثقيلة.

المشاكل الشائعة التي تُضعف اللحام النقطي

تظهر عدة عيوب بشكل متكرر في لحام النقاط في البطاريات. تتشكل نقاط لحام صغيرة الحجم عندما يكون التيار أو الوقت منخفضًا جدًا، مما يؤدي إلى انصهار سطحي. يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تناثر المعدن المنصهر حول نقطة اللحام، أو إلى احتراق يتلف أسطح الخلايا.

تؤدي الشقوق والفراغات داخل اللحام إلى تقليل قوته وتوصيليته. وتحدث اللحامات غير المتماثلة نتيجة عدم محاذاة الأقطاب الكهربائية أو عدم انتظام الضغط. كما أن التلوث السطحي، مثل الأكسيد أو الزيت، يزيد من المقاومة، مما يؤدي إلى روابط غير متناسقة.

تظهر هذه المشاكل بشكل أكبر مع اختلافات المواد أو المعدات البالية. وهي تؤثر سلباً على الخصائص الكهربائية والميكانيكية منذ بداية الإنتاج.

ما الذي يؤثر على قوة اللحام النقطي؟

يُحدد مستوى التيار ومدة النبضة وقوة القطب الكهربائي مدخلات الحرارة الأساسية. الطاقة القليلة جدًا تؤدي إلى انصهار ضعيف؛ والطاقة الزائدة جدًا تؤدي إلى طرد أو انبعاج.

يؤثر سمك المادة ونوعها على الأداء، إذ تختلف شرائح النيكل النقي عن الشرائح المطلية. كما تؤثر حالة طرف القطب على كثافة التيار، فالأطراف البالية تنشر الحرارة بشكل غير متساوٍ.

تُزيل نظافة السطح العوائق التي تحول دون التلامس الجيد. ويضمن استقرار الماكينة ضغطًا ثابتًا ومتكررًا. حتى التغييرات الطفيفة في هذه العوامل تُؤثر بشكل ملحوظ على جودة اللحام في مكونات البطاريات الرقيقة.

طرق التحقق من قوة اللحامات

تكشف الفحوصات البصرية عن البقع الواضحة أو تغير اللون بسرعة. وتُستخدم اختبارات الشد لتطبيق قوة لمعرفة ما إذا كانت المفاصل متماسكة أم تنفصل.

تكشف القياسات الكهربائية عن وجود مناطق ذات مقاومة عالية. ويُظهر فحص العينات المقطعية تحت المجهر حجم الحبيبات والعيوب الداخلية.

تكتسب الخيارات غير المدمرة زخماًباستخدام التصوير أو الموجات فوق الصوتية للمسح دون إتلاف الأجزاء. ويكشف أخذ العينات المنتظم عن الانحرافات قبل أن تؤثر على عمليات التشغيل الكاملة.

إن الجمع بين الأساليب يمنح الثقة بأن اللحامات تلبي احتياجات القوة للتطبيق.

خطوات للحصول على لحامات أفضل وأكثر اتساقًا

نظّف الأسطح جيداً قبل اللحام. اضبط المعايير وفقاً للمواد والسماكات المحددة من خلال الاختبار.

حافظ على نظافة الأقطاب الكهربائية عن طريق تنظيف أطرافها بانتظام. استخدم أدوات تثبيت ثابتة لتثبيت الأجزاء في وضعها الصحيح تحت الضغط.

مراقبة بيانات العمليات لرصد الاتجاهات. تعمل الأنظمة الآلية على تقليل التباين البشري في بيئات الإنتاج ذات الأحجام الكبيرة.

يؤدي تدريب المشغلين على تقنيات متسقة إلى تقليل العيوب. وغالبًا ما تُحدث التعديلات الصغيرة تحسينات كبيرة في موثوقية اللحام بشكل عام.

طريقة موثوقة لضمان جودة اللحام

حتى مع اللحام الدقيق، قد تفلت العيوب من الفحوصات اليدوية. أما أنظمة الرؤية الآلية فتكتشف المشكلات مبكراً وبشكل مستمر.

الجهاز الكشف عن نقاط اللحام بتقنية CCDتقدم شركة أحسن-التكنولوجيا حلاً عملياً لإنتاج بطاريات البوليمر. فهي تقوم تلقائياً بتسوية أطراف البطاريات، والتقاط صور عالية الدقة للحامات الأمامية والخلفية، وتستخدم الذكاء الاصطناعي لتحديد المناطق الضعيفة.دقة تزيد عن 95%.

يتم إخراج القطع السليمة بسلاسة بينما يتم فرز القطع المعيبة تلقائيًا، وذلك بسرعات تتجاوز 1000 قطعة في الساعة. يقلل هذا النظام من إعادة العمل، ويزيد الإنتاجية، ويضمن انتقال اللحامات القوية فقط إلى خط الإنتاج. بالنسبة للمصنّعين الذين يتعاملون مع كميات ثابتة، يوفر هذا النظام مراقبة جودة موثوقة دون إبطاء خط الإنتاج.