Obwohl viele Menschen immer noch gewisse Bedenken hinsichtlich der Reichweite und Sicherheit von Elektrofahrzeugen haben, ist die Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Energie für China eine unumgängliche Entscheidung, um zu einem Automobilkraftwerk zu werden, und ein strategischer Schritt zur Lösung des Klimaproblems und zur Förderung des Konzepts einer umweltfreundlichen Entwicklung. Mit der entschiedenen Förderung auf politischer Ebene werden einige der aktuellen Probleme von Elektrofahrzeugen letztendlich überwunden, und es ist nur eine Frage der Zeit, bis Fahrzeuge mit neuer Energie die Kraftstofffahrzeuge ersetzen.
Fahrzeuge mit neuer Energie sind bereits eine unaufhaltsame neue Kraft auf dem Markt. Daten aus dem Jahr 2023 des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie von Anfang 2023 zeigten, dass Chinas neue Energiefahrzeuge im Jahr 2022 weiterhin explosionsartig wuchsen und acht Jahre in Folge die ersten der Welt blieben und die Marktdurchdringungsrate ein neues Rekordhoch erreichte.
Daten des Chinesischen Verbands der Automobilhersteller zeigen, dass die Produktion und der Verkauf von Fahrzeugen mit neuer Energieerzeugung in China im Mai 2023 bei 713 000 und 717 000 Einheiten lag, was einem Anstieg von 11,4 Prozent bzw. 12,6 Prozent gegenüber dem Vorjahr entspricht 53 Prozent bzw. 60,2 Prozent im Jahresvergleich, bei einem Marktanteil von 30,1 Prozent.
Kumuliert wurden von Januar bis Mai 2023 in China 3,005 Millionen bzw. 2,94 Millionen Einheiten von New-Energy-Fahrzeugen produziert und verkauft, was einem kumulierten Wachstum von 45,1 Prozent bzw. 46,8 Prozent und einem Marktanteil von 27,7 Prozent entspricht.
Kürzlich ist in Guangzhou das 20-millionste in China produzierte New-Energy-Fahrzeug vom Band gelaufen! Es wird erwartet, dass China das erste Land der Welt wird, das die Ära überschreitet, in der der jährliche Absatz von Fahrzeugen mit neuer Energie 10 Millionen Einheiten erreicht.
Das kontinuierliche Wachstum von Produktion und Vertrieb hat den inländischen Markt für die Herstellung von Elektrofahrzeugen heißer denn je gemacht. Die Lasertechnologie ist in vielen Bereichen unverzichtbar, von der Herstellung von Lithiumbatterien bis hin zur Herstellung von Fahrzeugkarosserien und -teilen. Das kontinuierliche und schnelle Wachstum des inkrementellen Marktes bringt enorme Geschäftsmöglichkeiten mit sich, die für sich sprechen. Angesichts der attraktiven Geschäftsmöglichkeiten ist es nicht verwunderlich, dass Hersteller in Scharen in den Markt für Fahrzeuge mit neuer Energie strömen.
Die Anwendung von Laser bei der Herstellung von Energiebatterien
Power-Batterien sind die Energiequelle von Elektrofahrzeugen, die derzeit von Lithiumbatterien dominiert werden. Chinas Energiebatterieindustrie ist weiterhin weltweit führend, 70 Prozent der Energiebatterien werden in China hergestellt.
Der Produktionsprozess von Lithiumbatterien lässt sich im Wesentlichen in drei Teile unterteilen: Polfertigung, Zellfertigung und Batteriepackmontage. Im Herstellungsprozess von Lithiumbatterien und Batteriepacks sind zahlreiche Laserschneid-, Schweiß- und Entfernungs-/Reinigungsprozesse erforderlich.
(1) Laserschneiden
Die Laserschneidtechnologie kann auf Vorprozesse wie das Schneiden und Formen von Laschen, das Schlitzen von Stangen und das Schlitzen von Membranen im Herstellungsprozess von Lithiumbatterien angewendet werden.
Das Schneiden von Laschen erfordert beispielsweise glatte und gratfreie Kanten, keine gerollten Kanten und keine Gefahr einer Beschädigung des Batterieseparators; Darüber hinaus wird mit zunehmender spezifischer Energie von Lithiumbatterien der Widerstand im Inneren der Batterie immer kleiner und die Lithiumbatterieanschlüsse entwickeln sich von Einzelanschluss zu Mehrfachanschluss und von Mehrfachanschluss zu Vollanschluss. Die hohen Prozessanforderungen zeichnen Ultrakurzpulslaser aus. Sie können mehrere Materialien und unterschiedliche Dicken der Polschuhe schneiden und durch die Kaltbearbeitung werden qualitativ hochwertige Schnittergebnisse erzielt.
Für diese Metallfolienschnitte können gepulste Infrarotlaser verwendet werden, oder grüne und ultraviolette Produkte können verwendet werden, wenn Schnitte höherer Qualität erforderlich sind. Aus Sicht der Pulsbreite sind die aktuellen Industrieanwendungen hauptsächlich Nanosekunden- und Pikosekundenlaser, von denen Pikosekundenprodukte nach und nach den Mainstream einnehmen; Zwar kommen auch Femtosekundenlaser zum Einsatz, doch hinsichtlich der Stabilität zur Anpassung an den Dauerbetrieb industrieller Produktionslinien sind weitere Anstrengungen erforderlich.
Die Membran in Lithiumbatterien besteht hauptsächlich aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, chemischer Stabilität und einer relativ kostengünstigen Polyolefinmembran. Zum Schneiden dieser Art von Material eignet sich am besten ein UV-Laser.
Mit zunehmend kürzeren Wellenlängen und kürzeren Impulsbreiten von grünem Licht, ultravioletter Lichtquelle, Leistung, Stabilität und anderen Aspekten der Leistung wird der Laser immer effizienter und qualitativ hochwertiger beim Schneiden dieser Folienprodukte in Lithiumbatterien.
(2) Laserschweißen
Schweißen ist der wichtigste Prozess bei der Herstellung von Lithiumbatterien und Batteriepacks.
Im Herstellungsprozess von Zellen, Modulen und Packs von Li-Ionen-Batterien gibt es mehr als 20 Prozesse, die Schweißen erfordern, um leitende Verbindungen oder Dichtfunktionen zu erreichen. Die überwiegende Mehrheit davon erfordert Laserschweißen.
Bei Batterien mit quadratischem Gehäuse ist Laserschweißen für das Gehäuse, die Dichtungsnägel, die Deckelmontage und die Abdichtung erforderlich; Bei zylindrischen Batterien und Modulen ist das Laserschweißen der Polfahnen, Kappen und Stromschienen erforderlich.
Diese Art des Schweißens, das Material für das dünnere Aluminium und Kupfer basiert, für diese Art des Schweißens mit hohem Materialschutz, die Verwendung von Infrarotlichtschweißen ist anfällig für Spritzer und viele andere Mängel, verglichen mit der Absorptionseffizienz von grünem und blauem Licht höher ist auch die Schweißqualität besser.
Aufgrund der hohen Absorptionsrate von Kupfer im blauen Lichtband ist die Verwendung von Blaulichtlasern zum Schweißen vorteilhafter. Der blaue Laser wird mit zunehmender Leistung und Strahlqualität ein leistungsstarkes Werkzeug für Lithiumbatterie-Schweißanwendungen sein.
In letzter Zeit haben viele Hersteller im In- und Ausland den Bereich der Blaulichtlaser vertieft, und es sind bereits verschiedene Leistungen wie 100 W, 800 W, 1 kW und 4 kW verfügbar.
Der Schweißprozess ist relativ komplex. Um die Qualität des Schweißens besser überwachen zu können, haben viele Hersteller außerdem ein Echtzeit-Überwachungsprogramm für das Laserschweißen entwickelt, anhand dessen Rückmeldungen über die Qualität der Schweißnaht und die Schweißparameter erhalten werden kann zeitnah auf den besten Zustand gebracht werden.
(3) Laserentfernung/Reinigung
Laserpolreinigung
Bei der Herstellung von Lithiumbatterien muss vor dem Verschweißen der Polfahne die Beschichtung im Bereich der zu verschweißenden Polfahne gereinigt werden. Die zu entfernenden Beschichtungen bestehen aus Graphit und Lithiummetalloxid, um die Kupfer- oder Aluminiumfolienlaschen freizulegen.
Der Schlüssel zu diesem Schritt besteht darin, nur das Beschichtungsmaterial zu entfernen, ohne die darunter liegende Metallfolie zu beschädigen. Im Vergleich zu mechanischem Schaben und anderen Entfernungsmethoden verursacht die Laserreinigungs- und Entfernungslösung nur minimale Schäden an der Kupferfolie und hat den Vorteil, effektiv, effizient und umweltfreundlich zu sein, was sie zur bevorzugten idealen Lösung der Branche zum Entfernen der Beschichtung macht. Für diesen Prozessschritt werden meist gepulste Infrarotlaser eingesetzt.
Darüber hinaus werden Halbleiterlaser auch direkt bei der Elektrodentrocknung von Lithiumbatterien eingesetzt.
Laseranwendungen im Fahrzeug- und Komponentenbau
Man kann sagen, dass der Einsatz der Lasertechnologie in der Fahrzeug- und Komponentenfertigung nahezu allgegenwärtig ist, bereits seit Jahrzehnten eingesetzt wird und relativ keine neue Anwendung darstellt. Die große Nachfrage auf dem Markt und das unermüdliche Streben nach höherer Fertigungsqualität treiben die Erkundung dieses Marktes jedoch weiterhin voran.
Es gibt viele Orte, an denen Laserschweißen bei der Herstellung kompletter Fahrzeuge und Komponenten eingesetzt wird, darunter: Getriebe, Ölfilter, hydraulische Stößel, Airbag-Zündgeräte, Kraftstoffeinspritzdüsen, ABS-Batterieventile, Sitze, Lichter, Sensoren und andere Komponenten; und Karosserieteile wie Dächer, Türen, Motordächer und Heckklappen, die alle im Laserschweißen tätig sind.
Durch Laserschweißen der Karosserie kann die Festigkeit um mehr als 30 Prozent gesteigert werden, die Sicherheit des Autos ist höher; Durch den Einsatz des Laserschweißens von Automobilteilen kann das Volumen reduziert werden, um der Miniaturisierung von Komponenten und dem Entwicklungstrend von Leichtbaufahrzeugen gerecht zu werden.
Nehmen wir als Beispiel den derzeit gängigeren Flachdraht-Antriebsmotor. Der Laserprozess umfasst das Schweißen von Motor-Siliziumstahl, das Entlacken und Schweißen von Haarnadel-Flachdrähten sowie das Schweißen von Motorbussen.
Blaues Licht ist das bevorzugte Werkzeug zum Schweißen von Kupfer, und blaue Hochleistungslaser mit 1 kW und 4 kW sind bereits erhältlich; Andere Hersteller haben die Verwendung von blauen Lasern mit Infrarotlasern zum Schweißen von Kupfer unterschiedlicher Dicke vorgeschlagen, um eine bessere Schweißqualität und eine höhere Effizienz zu erzielen.
Neben Schweißanwendungen kann die Lasertechnologie auch zum Schneiden von hochfestem Stahl für Karosserien, zum Schneiden von Airbag-Materialien, zum Schneiden von Automobil-Innenraummaterialien, zur Rückverfolgbarkeitsmarkierung von Motoren, Reifen und anderen Teilen sowie zum Entlacken von Flachkupferdraht eingesetzt werden und viele andere Aspekte. Man geht davon aus, dass in Europa, den USA und anderen entwickelten Industrieländern 60 bis 80 Prozent der Automobilteile mit Laserbearbeitung gefertigt werden. Mit der weiteren Entwicklung des chinesischen Marktes für neue Energiefahrzeuge wird die Lasertechnologie einen riesigen potenziellen Anwendungsmarkt eröffnen; Ich glaube, dass sich neben der Weiterentwicklung der Anwendungen auch die Lasertechnologie selbst und ihre Anwendungseffekte weiterentwickeln werden.
