В ЛЭТИ разработали первую в РФ установку для автоматизированной сварки литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные батареи — это тип электрического аккумулятора, который сегодня активно используется в различных типах бытовой электроники и электротранспорта. В частности, в таких устройствах, как электроинструмент, ноутбуки, электросамокаты, электромобили, электробусы, используются сборки из цилиндрических аккумуляторов (одни из самых распространенных - аккумуляторные батарейки 18650). Внешне они похожи на обычные одноразовые батарейки (объем ок. 5-10 куб. см). Массивы таких аккумуляторов различных размеров (для ноутбука достаточно массива из трех аккумуляторов, а для самоката – несколько десятков) соединяются с помощью никелевой ленты.

Соединение литий-ионных аккумуляторов в единую структуру невозможно выполнить с помощью пайки, поскольку эти процессы занимают относительно много времени (несколько секунд или дольше), в течение которого аккумулятор может перегреться и выйти из строя. Поэтому основным методом является точечная сварка никелевой лентой: она обладает высокой производительностью (несколько сотен соединений в минуту). Такая сварка не перегревает аккумуляторы, поскольку нагревание элементов для соединения происходит за треть секунды. Однако в России пока оборудование для использования данной технологии не производится, поэтому используются приборы импортного производства (например, из КНР).

«Мы разработали первую отечественную установку для точечной сварки, с помощью которой можно быстро и надежно соединять цилиндрические литий-ионные аккумуляторы в единые батареи», - рассказывает инженер кафедры электротехнологической и преобразовательной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Владимир Евстратов.

Устройство выполнено в двух конфигурациях: вариант, с помощью которого можно скреплять батареи вручную, его можно использовать в бытовых условиях; кроме того, разработана установка для автоматической сварки батарей, состоящих из большого числа литий-ионных. Действующий прототип имеет рабочую площадь около 40х40 см. Тем не менее с помощью универсального подхода к созданию программного кода, используемого учеными ЛЭТИ, разработку можно масштабировать и использовать на больших рабочих областях для сборки аккумуляторных батарей любых конфигураций в промышленных объемах. Оба варианта устройства для точечной сварки используют для соединения аккумуляторов никелевую ленту.

«Наша конечная цель – внедрить разработку в компаниях, которые занимаются сборкой и ремонтом (восстановлением) аккумуляторных батарей. Сегодня они используют зарубежные аналоги приборов для точечной сварки. В отличие от них, наша разработка является более дешевой и компактной. Мы рассчитываем, что в будущем внедрение такой системы позволит значительно повысить производительность труда в сфере сборки литий-ионных батарей», - добавляет заместитель заведующего кафедрой электротехнологической и преобразовательной техники по учебной работе СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Владимир Ишин.

Проект был поддержан грантом молодежного конкурса инновационных проектов СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в 2021 году.