Inom området för elektriskt fordon (EV) batteritillverkning är lasersvetsning en grundteknik som ger hög precision, tillförlitlighet och effektivitet vid anslutning av batterifattor och samlingssbarer. Lasersvetsning kan producera celler och batterimomponenter av konsekvent kvalitet och möjliggöra mer komplexa och högre prestanda EV-batteridonstruktioner. För att fullt ut utnyttja de obestridliga fördelarna med lasersvetsning finns det några viktiga faktorer som måste beaktas innan batteriproduktionen börjar, från verktyg till kvalitetssäkring (QA).
Välj klämmetod
Det finns två grundläggande tillvägagångssätt för verktygsdesign för att trycka på samlingar eller samlarplattor på cellterminaler: lödmask eller encellklämmor. Valet av dessa två klämmetoder har en stor inverkan på produktionseffektivitet och anpassningsförmåga.
Lödmaskering ger hastighet och effektivitet genom att klämma på samlingsstången till flera celler samtidigt, men nackdelen är att dimensionella toleranser måste vara stramare för att säkerställa tillräcklig kontakt med samlingsstång till cell över ett stort område. Däremot kan enstaka cellklämma rymma större variationer i cellarrangemang eller geometri, förenkla produktionen och minska kostnaderna. Men denna flexibilitet kommer till hastighetskostnaden. Lasersvetsning kan ge höga svetshastigheter för samlingar till cell, ibland överskrider ett dussin celler per sekund, men långsammare klämmetoder begränsar svetshastigheter.
Säkerställa korrekt placering av enheten
Lasersvetsning är en exceptionellt exakt process och placeringen av batterifattcellerna måste vara konsekvent och exakt för att säkerställa enhetliga svetsar. Variationer i arrangemanget av celler i batteripaketet kan resultera i felinställda svetsar eller otillräcklig svetspenetration, vilket komprometterar strukturell integritet. Sändare cellhållarens konstruktioner minskar i allmänhet variationer i cellläge men kan utgöra en risk för överkomprimering och cellskador under installationen. Optimering av batteripaketdesignen och minimerar luckor med justeringsguider förbättrar svets tillgänglighet och kvalitet.
Att designa samlingar handlar inte bara om prestanda
Att utforma en effektiv samling eller nuvarande samlare är mer än bara optimerar elektrisk prestanda. Tjocklek bestämmer styvhet och flexibilitet, och faktorer som tjocklek påverkar både verktyget och optimala laserparametrar. Tjockare samlingsbenar, som vanligtvis används i prismatiska celler, bär aktuellt effektivt men är svåra att böja för att få kontakt med batteritminalerna. Dessutom ökar tjockare material laserpenetrationstid.
Material av samlingar är en speciell övervägande när man utformar EV -batterispackar. Koppar har länge varit ett material som valts för samband och andra EV -batterifunktioner på grund av dess goda elektriska konduktivitet. Aluminium ökar emellertid popularitet som ett alternativ till kopparbagar på grund av dess goda elektriska egenskaper samtidigt som batteripaketet minskar. Aluminiumbagar är vanligtvis halva vikten av kopparbagarna.
Lyckligtvis kan lasrar utformade specifikt för EV -batterisvetsning upprätthålla höga svetshastigheter och utmärkt svetskvalitet för ett brett utbud av samlingar och material. Batterisvetsningslasrar ger vanligtvis en mycket fokuserad stråle med hög strålkvalitet, vilket möjliggör snabb svetspenetration utan en stor värmepåverkad zon.
Planera för batteriavfallskrav
Med miljoner, om inte miljarder, av vetsar till cell-till-cell som görs av EV-batteritillverkare varje år, är effektiv automatisering avgörande. Det finns många faktorer som driver batteridesign, men platsen för terminalerna i en cylindrisk cell är ett bra exempel.
Cylindriska celler kan utformas med de positiva och negativa terminalerna på toppen, eller med den positiva terminalen på toppen och den negativa terminalen på botten. Valet av dessa två mönster avgör produktionshastighet och komplexitet. Den traditionella topp-/bottendesignen förenklar designen av busstar men kräver ett ytterligare cellhanteringssteg för att vända enheten för den andra svetsen. Med introduktionen av 4680 -cellen har topp/toppdesign blivit vanligare, vilket möjliggör snabbare produktionscykler och mindre cellhantering, men kräver exakt svetsplacering inom trånga toleranser, samt mer komplexa samlingar.
Oavsett krav på batteridesign eller batterisvetsning är lasersvetsning mycket lämplig för automatisering. Ett effektivt lasersvetsningssystem för elektriskt fordon kan uppfylla kraven i olika produktionssteg från FoU till massproduktion och kan uppfylla kraven för mögel och batteridantering.
Inkorporera en robust kvalitetssäkringsprocess
Lasersvetsning är en mycket stabil och repeterbar process när de inkommande cellerna har konsekvent ytkvalitet och toleranser. Men om det finns oväntade variationer i dimensionella eller positionella egenskaper, kan svetsfel resultera. Felaktiga svetsar kan leda till dyra omarbetningar eller skrot, och i värsta fall katastrofala misslyckanden i slutprodukten. Därför är det nödvändigt att exakt och effektivt mäta och testa varje samlingssvets.
Destruktiv testning ger exakta resultat men är kostsamma och mäter inte varje svets. Metoder som fotodioder mäter varje svets när den fortskrider, men ger endast indirekta mätningar med suboptimala resultat. EV-batteritillverkare vänder sig alltmer till realtidssvetsmätning. Realtidssvetsmätning mäter kritiska faktorer såsom svetsdjup direkt under svetsprocessen, vilket ger mycket exakta data som är jämförbara med destruktiv testning. Dessutom kan trender av svetsmätningsdata upptäcka processdrift, vilket hjälper batteritillverkare att förhindra oacceptabla svetsar i framtiden.
