בין אם מדובר בתאים מנסרים או בתאים גליליים, ריתוך הוא אחד התהליכים החשובים בייצור סוללות. בקו הייצור של סוללות הליתיום, קטע הייצור של תהליך הריתוך מתרכז בעיקר בהרכבת התאים ובקטע קו PACK, ראה את האיור שלהלן:
תיאור קצר של פרטי תהליך הריתוך
1. ריתוך אוורור בטיחותי
פתח הבטיחות, הידוע גם בשם שסתום שחרור הלחץ, הוא גוף שסתום בעל דופן דקה על המכסה העליון של הסוללה. כאשר הלחץ הפנימי של הסוללה חורג מהערך שצוין, פתח האוורור הבטיחותי נקרע ומשחרר את הלחץ כדי למנוע מהסוללה להתפוצץ. לפתח הבטיחות מבנה גאוני. בדרך כלל הוא משתמש בריתוך בלייזר כדי לתקן שתי יריעות מתכת אלומיניום בעלות צורה מסוימת. כאשר הלחץ הפנימי של הסוללה עולה לערך מסוים, יריעת האלומיניום נשברת ממצב החריץ המיועד כדי למנוע מהסוללה התרחבות והתפוצצות נוספת. לכן, לתהליך זה דרישות קפדניות ביותר על טכנולוגיית ריתוך לייזר. יש לאטום את תפר הריתוך וכניסת החום נשלטת בקפדנות כדי להבטיח שערך לחץ הנזק של תפר הריתוך יציב בטווח מסוים (בדרך כלל 0.4~0.7MPa) . גדול מדי או קטן מדי ישפיע רבות על בטיחות הסוללה.
2. ריתוך מסוף
המסופים על לוחית כיסוי הסוללה מחולקים למסוף חיובי ושלילי. תפקידם של המסופים מחולק גם לחיבורים פנימיים וחיצוניים. החיבור הפנימי הוא ריתוך של לשוניות הסוללה לטרמינלים. החיבור החיצוני הוא ריתוך של מסופי הסוללה דרך רצועות החיבור ליצירת מעגלים סדרתיים ומקבילים ליצירת ערכת סוללות.
מסופי הסוללה משתמשים בדרך כלל באלומיניום עבור האלקטרודה החיובית ובנחושת עבור האלקטרודה השלילית, ובדרך כלל משתמשים במבנה מסומר. לאחר השלמת הריתוך מתבצע ריתוך, בדרך כלל עיגול בקוטר 8 מ"מ. בעת ריתוך, כל עוד מתקיימים כוח המתיחה ותכונות המוליכות של דרישות התכנון, מועדפים לייזרים סיבים או לייזרים ריתוך היברידיים עם איכות קרן טובה וחלוקת אנרגיה אחידה. השתמש בלייזר סיבים או בלייזר ריתוך היברידי לריתוך. זה יכול לממש את היציבות של ריתוך מבנה אלומיניום-אלומיניום וריתוך מבנה נחושת-נחושת של מסופים חשמליים, להפחית ניתזים, ובכך לשפר את תפוקת הריתוך.
3. ריתוך הארכת כרטיסיות
גיליון הארכת הלשוניות הוא מרכיב מרכזי המחבר בין כיסוי הסוללה לגליל הסוללה. זה חייב לקחת בחשבון גם את דרישות זרם יתר, חוזק ונתזים נמוכים של הסוללה. לכן, במהלך תהליך הריתוך עם הכיסוי, צריך להיות רוחב ריתוך מספיק, ויש צורך לוודא שלא ייפלו חלקיקים על גליל הג'לי של הסוללה כדי למנוע קצר בסוללה. נחושת, כחומר האלקטרודה השלילי, היא חומר בעל רפלקציה גבוהה עם קצב ספיגה נמוך ודורש צפיפות אנרגיה גבוהה יותר במהלך הריתוך.
4. ריתוך איטום פחיות
חומרי המעטפת של סוללות חשמל כוללים סגסוגת אלומיניום ופלדת אל חלד. ביניהם, סגסוגת אלומיניום משמשת ביותר, ומעטים משתמשים באלומיניום טהור. נירוסטה היא החומר בעל יכולת ריתוך הלייזר הטובה ביותר, במיוחד נירוסטה 304. בין אם באמצעות דופק או לייזר מתמשך, ניתן להשיג ריתוכים בעלי מראה וביצועים טובים. שימוש בלייזר מתמשך לריתוך סוללות ליתיום דקה יכול להגביר את היעילות פי 5 עד 10, והמראה ותכונות האיטום טובות יותר. כעת, על מנת לשאוף למהירות ריתוך מהירה יותר ומראה אחיד יותר, רוב החברות החלו להשתמש בריתוך היברידי ונקודת אור טבעתית כדי להחליף את ריתוך הסיבים הבודדים הקודמים במהירות נמוכה. נכון לעכשיו, מהירות הריתוך של קווי הייצור ההמוני של רוב החברות הגיעה ל-200 מ"מ לשנייה. עבור קווי ריתוך סיבים אופטיים במהירות נמוכה של חלק מהיצרנים, על מנת להבטיח את יציבות חרוז הריתוך, מהירות הייצור ההמוני הכללית היא 70 מ"מ לשנייה.
5. ריתוך ציפורניים איטום
מסמרי איטום (כובעי מילוי חורים) מגיעים גם הם בצורות רבות, וצורתם היא בדרך כלל כובע עגול בקוטר של 8 מ"מ ועובי של כ-0.9 מ"מ. הדרישה הבסיסית לריתוך היא שערך הלחץ יגיע ל-1.1MPa, ולא יהיו חורים, סדקים או נקודות פיצוץ. כתהליך האחרון של ריתוך תאי סוללה, התפוקה של ריתוך ציפורניים איטום חשובה במיוחד. עקב הימצאות שאריות אלקטרוליט במהלך ריתוך מסמרי איטום, יופיעו פגמים כגון נקודות פיצוץ וחורים. הדרך העיקרית לדכא פגמים אלה היא להפחית את כניסת החום. השימוש בריתוך בלייזר יכול לשפר מאוד את היציבות והתאימות, ובכך לשפר מאוד את קצב התפוקה.
6. PACK ריתוך פס
ניתן להבין את מודול הסוללה כשילוב של תאי ליתיום-יון המחוברים בטור ובמקביל, כאשר מותקן מכשיר ניטור וניהול סוללה יחיד. העיצוב המבני של מודול הסוללה קובע לעתים קרובות את הביצועים והבטיחות של ערכת סוללות. המבנה שלו חייב לתמוך, לתקן ולהגן על תאי הסוללה. יחד עם זאת, כיצד לעמוד בדרישות זרם יתר, אחידות זרם, כיצד לשלוט בטמפרטורת התא, והאם ניתן לנתק את החשמל במקרה של חריגות חמורות כדי למנוע תגובות שרשרת וכו', כולם יהיו הקריטריונים לשיפוט איכות מודולי הסוללה. כיוון שריתוך לייזר בין נחושת לאלומיניום נוטה ליצור תרכובות שבירות שאינן יכולות לעמוד בדרישות השימוש, לרוב נעשה שימוש בריתוך אולטראסוני. בנוסף, נחושת ונחושת, אלומיניום ואלומיניום מרותכים בדרך כלל בלייזר. יחד עם זאת, מכיוון שגם נחושת וגם אלומיניום מוליכים חום מהר מאוד ובעלי רפלקטיביות לייזר גבוהה מאוד, ועובי יריעת הארכת הלשוניות גדול יחסית, נדרש לייזר בעל הספק גבוה יותר כדי להשיג ריתוך.
