No campo da fabricação de baterias do veículo elétrico (EV), a soldagem a laser é uma tecnologia fundamental que fornece alta precisão, confiabilidade e eficiência na conexão de células de bateria e barramentos. A soldagem a laser pode produzir células e componentes da bateria de qualidade consistente e permitir projetos de bateria EV mais complexos e de alto desempenho. No entanto, para utilizar completamente as vantagens inegáveis da soldagem a laser, existem alguns fatores -chave que precisam ser considerados antes do início da produção de bateria, desde ferramentas até garantia de qualidade (controle de qualidade).
Selecione o método de fixação
Existem duas abordagens básicas para o design da ferramenta para pressionar barras ou placas de coletor nos terminais celulares: máscara de solda ou pingo de célula única. A escolha desses dois métodos de fixação tem um grande impacto na eficiência da produção e na adaptabilidade.
O mascaramento da solda fornece velocidade e eficiência apertando o barramento para várias células simultaneamente, mas a desvantagem é que as tolerâncias dimensionais devem ser mais apertadas para garantir o contato adequado do barramento de barramento de células em uma grande área. Por outro lado, o aperto de célula única pode acomodar maiores variações no arranjo ou geometria celular, simplificando a produção e reduzindo os custos. No entanto, essa flexibilidade ocorre ao custo da velocidade. A soldagem a laser pode fornecer altas velocidades de soldagem de barramento para células, às vezes excedendo uma dúzia de células por segundo, mas os métodos de fixação mais lentos limitam as velocidades de soldagem.
Garanta o posicionamento preciso da unidade
A soldagem a laser é um processo excepcionalmente preciso e o posicionamento das células da bateria deve ser consistente e preciso para garantir soldas uniformes. Variações no arranjo das células dentro da bateria podem resultar em soldas desalinhadas ou penetração insuficiente de solda, comprometendo a integridade estrutural. Os projetos de suporte celular mais rígidos geralmente reduzem as variações na posição da célula, mas podem apresentar um risco de compressão excessiva e danos às células durante a instalação. Otimizar o design da bateria e minimizar as lacunas usando guias de alinhamento melhora a acessibilidade e a qualidade da solda.
Projetar barramentos não é apenas sobre desempenho
Projetar um barramento eficaz ou colecionador atual é mais do que apenas otimizar o desempenho elétrico. A espessura determina a rigidez e a flexibilidade, e fatores como a espessura têm um impacto nos parâmetros de ferramentas e laser ideais. O barramento mais espesso, normalmente usado em células prismáticas, carrega a corrente com eficiência, mas é difícil de dobrar para fazer contato com os terminais da bateria. Além disso, os materiais mais espessos aumentam o tempo de penetração do laser.
O material do barramento é uma consideração específica ao projetar barramentos de bateria EV. O cobre tem sido um material de escolha para barramentos e outras funções da bateria de EV devido à sua boa condutividade elétrica. No entanto, o alumínio está ganhando popularidade como uma alternativa ao barramento de cobre devido às suas boas propriedades elétricas, além de reduzir o peso da bateria. O barramento de alumínio é tipicamente metade do peso dos barramentos de cobre.
Felizmente, os lasers projetados especificamente para soldagem por bateria de VE podem manter altas velocidades de soldagem e excelente qualidade de solda para uma ampla gama de projetos e materiais de barramento. Os lasers de soldagem de bateria normalmente fornecem uma viga altamente focada com alta qualidade de feixe, permitindo uma rápida penetração de solda sem uma grande zona afetada pelo calor.
Planejando requisitos de descarte de bateria
Com milhões, se não bilhões, de soldas de barramento de células sendo fabricadas pelos fabricantes de baterias de EV a cada ano, a automação eficiente é fundamental. Existem muitos fatores que acionam o design da bateria, mas a localização dos terminais em uma célula cilíndrica é um bom exemplo.
As células cilíndricas podem ser projetadas com os terminais positivos e negativos na parte superior, ou com o terminal positivo na parte superior e o terminal negativo na parte inferior. A escolha desses dois projetos determina a velocidade e a complexidade da produção. O design tradicional superior/inferior simplifica o design do barramento, mas requer uma etapa adicional de manuseio de células para virar a montagem para a segunda solda. Com a introdução da célula 4680, o design superior/superior tornou -se mais comum, o que permite ciclos de produção mais rápidos e menos manuseio de células, mas requer posicionamento preciso da solda dentro de tolerâncias apertadas, bem como projetos de barramento mais complexos.
Independentemente do design da bateria ou dos requisitos de soldagem da bateria, a soldagem a laser é muito adequada para a automação. Um sistema eficaz de soldagem a laser de bateria de veículos elétricos pode atender aos requisitos de vários estágios de produção, desde P&D à produção em massa e pode atender aos requisitos de manuseio de mofo e bateria.
Incorporar um processo robusto de garantia de qualidade
A soldagem a laser é um processo altamente estável e repetível quando as células recebidas têm qualidade e tolerâncias consistentes da superfície. No entanto, se houver variações inesperadas nas características dimensionais ou posicionais, as falhas de solda podem resultar. As soldas defeituosas podem levar a retrabalho ou sucata caros e, na pior das hipóteses, a falha catastrófica do produto final. Portanto, é necessário medir e testar com precisão e eficiência e testar todas as soldas do barramento ao terminal.
Os testes destrutivos fornecem resultados precisos, mas são caros e não medem todas as soldas. Métodos como fotodiodos medem cada solda à medida que progride, mas fornecem apenas medições indiretas com resultados abaixo do ideal. Os fabricantes de baterias de EV estão cada vez mais recorrendo à medição de solda em tempo real. A medição de solda em tempo real mede fatores críticos, como profundidade de solda diretamente durante o processo de soldagem, fornecendo dados altamente precisos comparáveis aos testes destrutivos. Além disso, a tendência dos dados de medição de solda pode detectar o desvio do processo, ajudando os fabricantes de baterias a impedir soldas inaceitáveis no futuro.
