1. Не понятно что такое $this->category_id откуда оно получается? Если там просто ID, то это ID можно подменить. Правильней сначала запросить категорию и уже, если категория найдена получать её ID $category->id
2. Посмотрите документацию как сохранять при помощи AR связи. Для этого есть метод link()
Марафон удалёнки 