Mặc dù nhiều người vẫn còn những lo ngại nhất định về phạm vi hoạt động và độ an toàn của xe điện, nhưng việc phát triển các loại xe năng lượng mới là lựa chọn tất yếu để Trung Quốc trở thành cường quốc ô tô và là một động thái chiến lược để giải quyết vấn đề khí hậu và ủng hộ khái niệm phát triển xanh. Với sự thúc đẩy mạnh mẽ ở cấp chính sách, một số vấn đề hiện tại của xe điện cuối cùng sẽ được khắc phục và việc phương tiện năng lượng mới thay thế phương tiện nhiên liệu chỉ còn là vấn đề thời gian.
Xe năng lượng mới đã là một lực lượng mới không thể ngăn cản trên thị trường. Dữ liệu đầu năm 2023 từ Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin vào đầu năm 2023 cho thấy các phương tiện năng lượng mới của Trung Quốc tiếp tục phát triển bùng nổ vào năm 2022, giữ vị trí đầu tiên trên thế giới trong 8 năm liên tiếp và tỷ lệ thâm nhập thị trường đạt mức cao kỷ lục mới.
Dữ liệu từ Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc cho thấy kể từ tháng 5 năm 2023, sản lượng và doanh số bán xe năng lượng mới của Trung Quốc là 713,000 và 717,000 chiếc, tăng 11,4% và 12,6% so với cùng kỳ năm trước và tăng lần lượt là 53% và 60,2% theo năm, với thị phần là 30,1%.
Cộng dồn, từ tháng 1 đến tháng 5 năm 2023, sản lượng tích lũy và doanh số bán xe năng lượng mới ở Trung Quốc lần lượt đạt 3,005 triệu và 2,94 triệu chiếc, với mức tăng trưởng lũy kế lần lượt là 45,1% và 46,8%, và thị phần là 27,7%.
Gần đây, chiếc xe năng lượng mới thứ 20 triệu được sản xuất tại Trung Quốc đã lăn bánh tại Quảng Châu! Trung Quốc dự kiến sẽ trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới vượt qua kỷ nguyên doanh số bán xe năng lượng mới hàng năm đạt 10 triệu chiếc.
Sự tăng trưởng liên tục về sản lượng và doanh số đã khiến thị trường sản xuất xe điện trong nước nóng hơn bao giờ hết. Công nghệ laser là không thể thiếu trong nhiều khía cạnh, từ sản xuất pin lithium đến sản xuất thân xe và các bộ phận. Sự tăng trưởng liên tục và nhanh chóng của thị trường gia tăng mang đến những cơ hội kinh doanh to lớn nói lên điều đó. Với những cơ hội kinh doanh hấp dẫn, không có gì ngạc nhiên khi các nhà sản xuất đang đổ xô vào thị trường xe năng lượng mới.
Ứng dụng laser trong sản xuất pin năng lượng
Pin năng lượng là nguồn năng lượng của xe điện, hiện đang bị chi phối bởi pin lithium. Ngành công nghiệp pin điện của Trung Quốc tiếp tục dẫn đầu thế giới, 70% pin điện được sản xuất tại Trung Quốc.
Quy trình sản xuất pin lithium chủ yếu có thể được chia thành ba phần: sản xuất cực, sản xuất tế bào và lắp ráp bộ pin. Trong quy trình sản xuất pin lithium và bộ pin, cần phải thực hiện một số lượng lớn các quy trình cắt, hàn và loại bỏ/làm sạch bằng laser.
(1) Cắt laser
Công nghệ cắt laser có thể được áp dụng cho các quy trình trước như cắt và tạo hình vấu, rạch cực và rạch màng trong quy trình sản xuất pin lithium.
Ví dụ: việc cắt vấu yêu cầu phải nhẵn và không có gờ, không có cạnh cuộn và không có nguy cơ làm hỏng bộ tách pin; Ngoài ra, khi năng lượng cụ thể của pin lithium ngày càng cao, điện trở bên trong pin ngày càng nhỏ hơn và các vấu pin lithium đang phát triển từ vấu đơn thành vấu nhiều và từ vấu nhiều vấu thành vấu đầy đủ. Các yêu cầu khắt khe về quy trình làm cho laser cực nhanh trở nên nổi bật. Họ có thể cắt nhiều vật liệu và độ dày khác nhau của vấu cực, và quá trình xử lý nguội đạt được kết quả cắt chất lượng cao.
Đối với các vết cắt trên lá kim loại này, có thể sử dụng tia laser xung hồng ngoại hoặc có thể sử dụng các sản phẩm màu xanh lá cây và tia cực tím nếu yêu cầu vết cắt chất lượng cao hơn. Từ góc độ độ rộng xung, các ứng dụng công nghiệp hiện tại chủ yếu là laser nano giây và pico giây, trong đó các sản phẩm pico giây dần chiếm lĩnh dòng chính; còn laser femto giây cũng được sử dụng nhưng xét về độ ổn định để thích ứng với hoạt động liên tục của các dây chuyền sản xuất công nghiệp thì cần phải nỗ lực hơn nữa.
Màng ngăn trong pin lithium, chủ yếu là polyetylen (PE), polypropylen (PP) với tính chất cơ học tuyệt vời, ổn định hóa học và màng ngăn polyolefin tương đối rẻ tiền. Cắt loại vật liệu này, tia laser UV là phù hợp nhất.
Với bước sóng ngày càng ngắn hơn và độ rộng xung ngắn hơn của ánh sáng xanh lục, nguồn ánh sáng cực tím có năng lượng, độ ổn định và các khía cạnh khác của hiệu suất tiếp tục được cải thiện, tia laser sẽ đạt được hiệu quả cắt cao hơn và hiệu quả hơn đối với các sản phẩm phim này bằng pin lithium.
(2) Hàn laze
Hàn là quy trình quan trọng nhất được sử dụng trong sản xuất pin lithium và bộ pin.
Trong quy trình sản xuất tế bào, mô-đun và gói pin Li-ion, có hơn 20 quy trình yêu cầu hàn để đạt được kết nối dẫn điện hoặc chức năng hàn kín. Phần lớn trong số họ yêu cầu hàn laser để đạt được.
Trong pin hộp vuông, cần phải hàn laze cho vỏ, đóng đinh, lắp ráp vỏ và niêm phong; trong pin và mô-đun hình trụ, hàn la-de là cần thiết cho vấu cực, nắp và thanh cái.
Loại hàn này, vật liệu cho nhôm và đồng mỏng hơn, đối với loại hàn chống vật liệu cao này, việc sử dụng hàn ánh sáng hồng ngoại dễ bị bắn tung tóe và nhiều khuyết tật khác, so với hiệu quả hấp thụ ánh sáng xanh lục và xanh lam là cao hơn, chất lượng hàn cũng tốt hơn.
Tốc độ hấp thụ cao của đồng trong dải ánh sáng xanh khiến việc sử dụng laser ánh sáng xanh để hàn trở nên thích hợp hơn. Tia laser xanh với công suất và chất lượng chùm tia ngày càng tăng sẽ là một công cụ mạnh mẽ cho các ứng dụng hàn pin lithium.
Gần đây, nhiều nhà sản xuất trong và ngoài nước đã đào sâu vào lĩnh vực laser ánh sáng xanh, và đã có sẵn nhiều loại công suất như 100W, 800W, 1kW và 4kW.
Quá trình hàn tương đối phức tạp, để giám sát tốt hơn chất lượng hàn, cũng có nhiều nhà sản xuất đã phát triển chương trình giám sát hàn laser theo thời gian thực, theo thông tin phản hồi thu được về chất lượng đường hàn, thông số hàn có thể được điều chỉnh đến trạng thái tốt nhất một cách kịp thời.
(3) Loại bỏ/làm sạch bằng laser
Làm sạch cột laser
Trong quy trình sản xuất pin lithium, lớp phủ ở khu vực vấu cực được hàn cần phải được làm sạch trước khi vấu cực được hàn. Các lớp phủ cần loại bỏ là than chì và oxit kim loại liti để lộ ra các tab lá đồng hoặc nhôm.
Chìa khóa của bước này là chỉ loại bỏ vật liệu phủ mà không làm hỏng lá kim loại bên dưới nó. So với cạo cơ học và các phương pháp loại bỏ khác, giải pháp loại bỏ và làm sạch bằng laser gây ra thiệt hại tối thiểu cho lá đồng và có ưu điểm là hiệu quả, hiệu quả và thân thiện với môi trường, khiến nó trở thành giải pháp lý tưởng ưa thích của ngành để loại bỏ lớp phủ. Đối với bước này của quy trình, hầu hết các tia laser hồng ngoại xung được sử dụng.
Ngoài ra, laser bán dẫn cũng đang được sử dụng trực tiếp trong quá trình sấy khô điện cực cho pin lithium.
Ứng dụng laser trong sản xuất xe và linh kiện
Việc sử dụng công nghệ laser trong sản xuất xe và linh kiện có thể nói là gần như phổ biến và đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ, và tương đối không phải là một ứng dụng mới. Tuy nhiên, nhu cầu lớn trên thị trường và việc không ngừng theo đuổi chất lượng sản xuất cao hơn tiếp tục thúc đẩy thị trường này phát triển.
Có nhiều nơi sử dụng phương pháp hàn laze để sản xuất các phương tiện và linh kiện hoàn chỉnh, bao gồm: bánh răng truyền động, bộ lọc dầu, chốt thủy lực, bộ phận đánh lửa túi khí, kim phun nhiên liệu, van ắc quy ABS, ghế ngồi, đèn chiếu sáng, cảm biến và các bộ phận khác; và các bộ phận thân xe như mái nhà, cửa ra vào, đỉnh động cơ và cửa sau, tất cả đều được hàn laze.
Hàn laser thân xe, độ bền có thể tăng hơn 30%, độ an toàn của xe cao hơn; việc sử dụng hàn laser của các bộ phận ô tô, có thể giảm khối lượng để đáp ứng việc thu nhỏ các bộ phận, xu hướng phát triển của các loại xe hạng nhẹ.
Lấy động cơ truyền động dây phẳng chính thống hơn hiện nay làm ví dụ, quy trình laser liên quan bao gồm hàn thép silicon động cơ, hàn và khử sơn dây phẳng kẹp tóc (kẹp tóc), cũng như hàn thanh cái động cơ.
Ánh sáng xanh lam là công cụ ưa thích để hàn đồng và đã có sẵn các tia laser xanh lam công suất cao 1kW và 4kW; các nhà sản xuất khác đã đề xuất sử dụng tia laser xanh với tia laser hồng ngoại để hàn đồng có độ dày khác nhau để đạt được chất lượng hàn tốt hơn và nâng cao hiệu quả.
Ngoài các ứng dụng hàn, công nghệ laser cũng có thể được sử dụng để cắt thép cường độ cao cho thân xe, cắt vật liệu túi khí, cắt vật liệu nội thất ô tô, đánh dấu truy xuất nguồn gốc của động cơ, lốp xe và các bộ phận khác, tẩy sơn dây đồng phẳng và nhiều khía cạnh khác. Điều này được hiểu rằng ở Châu Âu và Hoa Kỳ và các nước công nghiệp phát triển khác, 60% đến 80% các bộ phận ô tô được hoàn thành bằng quy trình xử lý laser. Với sự phát triển liên tục của thị trường xe năng lượng mới của Trung Quốc, công nghệ laser sẽ mở ra một thị trường ứng dụng tiềm năng to lớn; cùng với sự tiến bộ của các ứng dụng, tôi tin rằng bản thân công nghệ laser và các hiệu ứng ứng dụng, cũng sẽ tiếp tục phát triển về phía trước.
