Inden for det elektriske køretøj (EV) batteriproduktion er laser svejsning en grundlæggende teknologi, der giver høj præcision, pålidelighed og effektivitet til at forbinde batterikeller og busbar. Laser svejsning kan producere celler og batterikomponenter af ensartet kvalitet og muliggøre mere komplekse og højere ydelse EV-batteri-design. For fuldt ud at udnytte de ubestridelige fordele ved lasersvejsning er der nogle nøglefaktorer, der skal overvejes, før batteriproduktionen begynder, fra værktøjer til kvalitetssikring (QA).
Vælg klemmemetode
Der er to grundlæggende tilgange til værktøjsdesign til at presse busbjælker eller samlerplader på celleterminaler: lodde maske eller enkeltcelleklemning. Valget af disse to klemmemetoder har en stor indflydelse på produktionseffektivitet og tilpasningsevne.
Lodningsmaskering giver hastighed og effektivitet ved at klemme busbaren til flere celler samtidig, men ulempen er, at dimensionelle tolerancer skal være strammere for at sikre tilstrækkelig busbar-til-celle-kontakt over et stort område. I modsætning hertil kan enkeltcelleklemme rumme større variationer i cellearrangement eller geometri, forenkle produktionen og reducere omkostningerne. Imidlertid kommer denne fleksibilitet på bekostning af hastighed. Laser svejsning kan tilvejebringe høje busbar-til-celle svejsningshastigheder, sommetider overstiger et dusin celler pr. Sekund, men langsommere klemme metoder begrænser svejsehastigheder.
Sørg for nøjagtig placering af enheden
Laser svejsning er en usædvanlig præcis proces, og placeringen af battericellerne skal være ensartede og præcise for at sikre ensartede svejsninger. Variationer i arrangementet af celler inden i batteripakken kan resultere i forkert justerede svejsninger eller utilstrækkelig svejsningspenetration, der kompromitterer strukturel integritet. Strammere celleholderdesign reducerer generelt variationer i celleposition, men kan udgøre en risiko for overkomprimering og celleskade under installationen. Optimering af batteripakkedesign og minimering af huller ved hjælp af justeringsguider forbedrer svejsedækstens tilgængelighed og kvalitet.
At designe busbarer handler ikke kun om ydeevne
At designe en effektiv busbar eller nuværende samler er mere end bare at optimere elektrisk ydeevne. Tykkelse bestemmer stivhed og fleksibilitet, og faktorer som tykkelse har indflydelse på både værktøjet og optimale laserparametre. Tykkere busbarer, der typisk bruges i prismatiske celler, bærer strøm effektivt, men er vanskelige at bøje for at komme i kontakt med batteriterminalerne. Derudover øger tykkere materialer laserindtrængningstid.
Busbarmateriale er en særlig overvejelse, når man designer EV -batteri -busbar. Kobber har længe været et materiale, du vælger for busbarer og andre EV -batterifunktioner på grund af dets gode elektriske ledningsevne. Aluminium vinder imidlertid popularitet som et alternativ til kobberbusbar på grund af dets gode elektriske egenskaber, samtidig med at batteripakken reduceres. Aluminiumsusbjælker er typisk halvdelen af vægten af kobberbusbjælker.
Heldigvis kan lasere, der er designet specifikt til EV -batteri -svejsning, opretholde høje svejsehastigheder og fremragende svejsekvalitet til en lang række busbardesign og materialer. Batteri svejselasere giver typisk en meget fokuseret stråle med højstrålekvalitet, hvilket giver mulighed for hurtig svejsningspenetration uden en stor varmepåvirket zone.
Planlægning af krav til bortskaffelse af batteri
Med millioner, hvis ikke milliarder, af busbar-til-celle-svejsninger, der foretages af EV-batteriproducenter hvert år, er effektiv automatisering kritisk. Der er mange faktorer, der driver batteridesign, men placeringen af terminalerne i en cylindrisk celle er et godt eksempel.
Cylindriske celler kan designes med de positive og negative terminaler på toppen eller med den positive terminal på toppen og den negative terminal på bunden. Valget af disse to design bestemmer produktionshastighed og kompleksitet. Den traditionelle top/bunddesign forenkler busbar -design, men kræver et ekstra cellhåndteringstrin for at vende samlingen over til den anden svejsning. Med introduktionen af 4680 -cellen er det øverste/topdesign blevet mere almindeligt, hvilket giver mulighed for hurtigere produktionscyklusser og mindre cellhåndtering, men kræver præcis svejsningsplacering inden for stramme tolerancer såvel som mere komplekse busbar -design.
Uanset kravene til batteridesign eller batterilvejsning er lasersvejsning meget velegnet til automatisering. Et effektivt elektrisk køretøjsbatteri -lasersvejsningssystem kan opfylde kravene i forskellige produktionsstadier fra F & U til masseproduktion og kan opfylde kravene til skimmel og batterihåndtering.
Indarbejde en robust kvalitetssikringsproces
Laser svejsning er en meget stabil og gentagelig proces, når de indkommende celler har ensartet overfladekvalitet og tolerancer. Men hvis der er uventede variationer i dimensionelle eller positionelle egenskaber, kan svejsefejl resultere. Defekt svejsninger kan føre til dyre omarbejdning eller skrot, og i værste fald katastrofale fiasko af det endelige produkt. Derfor er det nødvendigt at nøjagtigt og effektivt måle og teste hver busbar-til-terminal svejsning.
Destruktiv test giver nøjagtige resultater, men er dyrt og måler ikke enhver svejsning. Metoder såsom fotodioder måler hver svejsning, når den skrider frem, men giver kun indirekte målinger med suboptimale resultater. EV-batteriproducenter vender sig i stigende grad til realtidsvejsemåling. Vejmålingsmåling måler kritiske faktorer, såsom svejsedybde direkte under svejseprocessen, hvilket giver meget nøjagtige data, der kan sammenlignes med destruktiv test. Derudover kan trending af svejsemålingsdata detektere procesdrift, hvilket hjælper batteriproducenter med at forhindre uacceptable svejsninger i fremtiden.
