Rivets d'étanchéité pour batteries au lithium HW-DH-AMB-ECO

Les rivets d'étanchéité (également appelés bouchons de batterieou clous d'étanchéité) sont des composants essentiels de la fabrication des batteries lithium-ion. Ils scellent de manière permanente l'orifice de remplissage de l'électrolyte après l'injection de liquide, assurant l'isolation hermétique de l'environnement interne de la cellule contre les contaminants externes. Leur conception intègre la stabilité mécanique, l'inertie électrochimique et des fonctions de sécurité.
Composition des matériaux :
1.​Alliages d'aluminium (1060/3003)​: Matériau dominant (épaisseur : 0,08 à 0,1 mm) en raison de sa haute ductilité, de ses propriétés légères et de sa compatibilité avec le soudage laser. L'aluminium pur résiste à la corrosion par l'électrolyte, mais est confronté à des défis tels qu'une réflectivité élevée au laser infrarouge (>90%).
2.Conceptions composites: Les rivets avancés combinent le métal (par exemple, l'acier inoxydable) avec des joints en élastomère thermoplastique (TPV) ou en fluoropolymère. La couche de TPV crée une bride d'étanchéité secondaire qui bloque la pénétration de l'électrolyte dans les cordons de soudure, améliorant ainsi la longévité.

Soudage laser des rivets d'étanchéité : Caractéristiques et avantages

Le soudage laser utilise des faisceaux à haute énergie (généralement des lasers à fibre de 1 070 nm) pour fusionner le rivet d'étanchéité sur le boîtier de la batterie (généralement en aluminium ou en acier). Cela remplace le sertissage mécanique ou le collage adhésif, réalisant des liaisons métallurgiques au niveau atomique.

Caractéristiques :
1. Technologie à double point : Combine des faisceaux en anneau interne et en anneau externe. Minimise les zones affectées par la chaleur (HAZ) tout en assurant une profondeur de soudure uniforme de 0,6 mm.
2. Modulation de la forme d'onde : Les formes d'onde pré-pic + décroissance exponentielle surmontent la réflectivité de l'aluminium, augmentant l'absorption d'énergie de 40 %.
3. Soudage multi-étapes : Soudage de pré-pointage (≥4 points symétriques) → soudage complet segmenté → scellement des trous d'aération (pour les rivets à gestion des gaz).

Combine un faisceau central à haute intensité (pour une pénétration profonde) et un faisceau annulaire externe (pour la stabilisation du bain de fusion). Cette conception permet une répartition précise de la chaleur, réduisant la contrainte thermique sur les rivets d'étanchéité en Al fins (0,08 à 0,1 mm) et minimisant les défauts tels que les fissures ou les soufflures.

​Les rivets d'étanchéité pour batteries au lithium évoluent au-delà des simples bouchons pour devenir des systèmes de sécurité intégrés, tirant parti des alliages d'aluminium et des conceptions composites pour l'herméticité et la gestion de la pression. Le soudage laser permet une étanchéité de précision avec des avantages en termes de vitesse, de qualité et d'efficacité des matériaux. L'optique à double faisceau, les formes d'onde adaptatives et le contrôle des processus basé sur l'IA résolvent les défis du soudage de l'Al fin, tandis que l'inspection en ligne garantit des sorties sans défaut. À mesure que les batteries au sodium et à l'état solide progressent, les technologies d'étanchéité donneront la priorité à des pressions de rupture plus élevées et à la compatibilité avec la céramique, le soudage laser restant la référence pour une production fiable et à grand volume.

Avantages :
1. Mécanisme anti-projections :
Le faisceau annulaire supprime l'éjection de vapeur métallique en stabilisant le trou de serrure, réduisant les projections de >95 % par rapport aux lasers à faisceau unique. Essentiel pour éviter la contamination des électrodes et les courts-circuits dans les batteries.
2. Soudage quasi sans projections :
Réalise des soudures
lisses, en forme d'écailles de poisson
sans projections ni pores visibles (voir la figure 1). Élimine le nettoyage post-soudure et réduit les temps d'arrêt de maintenance de 40 %.
3. Traitement à grande vitesse :
Permet des vitesses de soudage allant jusqu'à 300 mm/s
tout en maintenant une profondeur de pénétration de 0,6 mm et une largeur de soudure de 1,2 mm. Augmente l'efficacité de la production à 50 à 60 PPM (pièces par minute).
4. Intégrité d'étanchéité améliorée :

Réduit la porosité à

• <0,1 % et assure des taux de fuite d'hélium ≤1×10⁻⁹ Pa·m³/s, répondant aux normes d'herméticité strictes.

  5. Tolérance à la contamination par l'électrolyte :

• Tolère les cristaux d'électrolyte résiduels dans l'orifice de remplissage de liquide. L'effet de préchauffage du faisceau annulaire empêche la formation de gaz explosifs pendant le soudage, réduisant les défauts de soufflure de 90 %.

  Avantages spécifiques à l'industrie​​Compatibilité avec les matériaux à haute réflectivité :

Absorption d'énergie supérieure pour les alliages Al/Cu—60 à 70 % dans le trou de serrure contre 10 % pour les lasers traditionnels. Idéal pour les rivets d'étanchéité et les coques de batterie.

Consommation d'énergie