Comment la soudure laser est-elle utilisée dans l'assemblage des packs de batteries ESS ?

Alors que la demande de systèmes de stockage d'énergie par batteries lithium-ion continue de croître, les fabricants accordent une attention croissante à la qualité, à la cohérence et à l'efficacité de l'assemblage des packs de batteries. Parmi les différentes technologies de jonction utilisées dans la fabrication de batteries, le soudage laser est devenu une solution importante pour connecter les cellules de batterie, les modules, les barres omnibus, les languettes, les bornes et d'autres composants métalliques.

Contrairement aux méthodes conventionnelles d'assemblage mécanique ou de soudage par contact, le soudage laser utilise un faisceau lumineux concentré pour générer une chaleur localisée. Cela permet aux fabricants d'obtenir des connexions précises et répétables tout en minimisant le transfert de chaleur vers les composants environnants.

Alors, comment le soudage laser est-il réellement utilisé dans l'assemblage de packs de batteries de stockage d'énergie ? Cet article explique les principales applications, avantages et considérations du soudage laser dans la production moderne de packs de batteries.

Qu'est-ce que le soudage laser pour l'assemblage de packs de batteries ?

Le soudage laser est un procédé d'assemblage sans contact dans lequel un faisceau laser de haute énergie est focalisé sur une zone de soudage spécifique. L'énergie concentrée chauffe et fait fondre rapidement la surface métallique, créant une connexion permanente après solidification du matériau en fusion.

Dans la fabrication de packs de batteries au lithium, le soudage laser peut être utilisé pour différents composants conducteurs, notamment :

• Bornes de cellules de batterie
• Barres omnibus en aluminium et en cuivre
• Connecteurs en nickel ou plaqués nickel
• Languettes de batterie
• Connecteurs de module
• Bornes de pack
• Boîtiers métalliques et composants structurels

La source laser exacte, la puissance, la configuration du faisceau et les paramètres de soudage dépendent du matériau, de l'épaisseur, de la conception de la jointure et des exigences de production.

Pour les packs de batteries de stockage d'énergie, un contrôle précis est particulièrement important car la connexion soudée doit assurer une bonne conductivité électrique tout en maintenant une résistance mécanique et une stabilité thermique suffisantes.

La machine de soudage laser à galvanomètre continu ACEY utilise le laser à fibre avancé internationalement comme source laser. Combinée à la machine-outil portique indépendamment développée, conçue et fabriquée par notre société, elle présente une excellente rigidité et stabilité. Elle fonctionne avec une transmission par rail de guidage de précision et est équipée d'un servomoteur à réponse rapide, qui est très précis et rapide. Elle convient au soudage de métaux en cuivre, aluminium, fer, nickel ou leurs alliages, et est particulièrement adaptée au soudage de barres omnibus en aluminium ou de connexions nickel-carré pour batteries.Où le soudage laser est-il utilisé dans l'assemblage de batteries de stockage d'énergie ?Le soudage laser peut être intégré à plusieurs étapes de la production de modules et de packs de batteries.

1. Soudage de cellules de batterie et de barres omnibus

L'une des applications les plus courantes est la jonction des cellules de batterie à des barres omnibus conductrices.

Dans un module de batterie de stockage d'énergie typique, plusieurs cellules sont connectées en série ou en parallèle pour obtenir la tension et la capacité requises. La barre omnibus assure la connexion électrique entre les cellules.

Pour les barres omnibus en aluminium et en cuivre, le soudage laser peut fournir une zone de soudage concentrée avec une déformation limitée.

Ceci est particulièrement utile pour les modules de batteries prismatiques de grand format, où de nombreuses connexions électriques doivent être réalisées de manière cohérente.

2. Interconnexion de modules de batterie

Une fois les cellules individuelles disposées et fixées, les cellules doivent être connectées électriquement pour former un module.

Le soudage laser peut être utilisé pour joindre :

Bornes de cellules

Barres omnibus

• Plaques de connexion
• Languettes
• Connecteurs électriques de module
• L'équipement de soudage laser automatisé peut suivre des chemins de soudage prédéfinis, aidant les fabricants à maintenir des positions et des paramètres de soudage cohérents sur un grand nombre de modules de batteries.
• 3. Soudage de barres omnibus de packs de batteries

Pour les systèmes de stockage d'énergie plus importants, plusieurs modules de batteries peuvent être connectés pour former un pack de batteries complet.

À ce stade, des connexions de barres omnibus fiables sont essentielles car le pack de batteries peut supporter un courant relativement élevé pendant la charge et la décharge.

Le soudage laser peut fournir des soudures étroites et contrôlées tout en réduisant l'exposition inutile à la chaleur des composants voisins.

Cela le rend adapté aux structures de packs de batteries à haute densité où les méthodes de soudage conventionnelles peuvent être difficiles à intégrer.

4. Soudage de métaux dissemblables

Les packs de batteries contiennent souvent différents métaux conducteurs.

Par exemple, l'aluminium et le cuivre sont largement utilisés en raison de leurs caractéristiques électriques et de leur poids. Des composants en nickel et en acier peuvent également apparaître dans les structures de packs de batteries.

L'assemblage de métaux dissemblables peut être difficile car ils ont des points de fusion, une conductivité thermique et des propriétés physiques différents.

Avec une sélection laser et un contrôle de processus appropriés, le soudage laser peut être adapté à certaines jonctions de métaux dissemblables.

Les paramètres de soudage doivent être soigneusement optimisés pour éviter les projections excessives, les fissures, la porosité ou une pénétration instable.

Pourquoi le soudage laser est-il adapté aux batteries de stockage d'énergie ?

Le soudage laser offre plusieurs caractéristiques qui le rendent attrayant pour l'assemblage de packs de batteries.

Haute précision de soudage

Le faisceau laser peut être focalisé sur une très petite zone, permettant de contrôler précisément la position de soudage et l'apport d'énergie.

Ceci est précieux lorsque les composants de la batterie sont étroitement disposés et que la zone de soudage disponible est limitée.

Petite zone affectée par la chaleur

Étant donné que le laser concentre l'énergie à l'endroit du soudage, le matériau environnant peut recevoir moins de chaleur que certains procédés de soudage conventionnels. Une zone affectée par la chaleur plus petite peut aider à réduire l'influence thermique sur les composants de batterie voisins.

Faible déformation mécanique

Le soudage laser est un procédé sans contact. La tête de soudage n'a pas besoin d'appliquer de pression mécanique directement sur la pièce comme certains procédés de soudage par résistance.

Cela peut aider à réduire la déformation des composants métalliques minces et à maintenir la précision dimensionnelle.

Haute répétabilité

Lorsque la puissance du laser, la vitesse de soudage, la position de mise au point et le chemin de soudage sont contrôlés automatiquement, le même processus de soudage peut être répété sur un grand nombre de composants.

Ceci est particulièrement important pour la fabrication de packs de batteries, où des centaines ou des milliers de jonctions similaires peuvent devoir être réalisées.

Automatisation facile

Les systèmes de soudage laser peuvent être intégrés avec :

Bras robotiques

Systèmes de positionnement automatique

• Systèmes de convoyage
• Systèmes d'inspection par vision
• Systèmes de contrôle PLC
• Systèmes MES et de données de production
• Cela rend le soudage laser adapté aux lignes d'assemblage de packs de batteries semi-automatiques et entièrement automatisées.
• Soudage laser vs soudage traditionnel de batteries

Différentes applications de batteries nécessitent différentes technologies de soudage. Le soudage par points par résistance, le soudage par ultrasons, le soudage laser et d'autres procédés d'assemblage peuvent tous être trouvés dans la fabrication de batteries. Le soudage laser est particulièrement attrayant lorsque les fabricants exigent une grande précision de positionnement, des chemins de soudage flexibles et une intégration facile avec les équipements de production automatisés.

Méthode de soudage

Application typique

Alors que les systèmes de stockage d'énergie continuent d'évoluer vers une capacité plus grande, une densité de puissance plus élevée et des conceptions de modules plus compactes, les exigences en matière de technologie d'interconnexion des batteries augmenteront également.

La future production de packs de batteries mettra probablement davantage l'accent sur :

Vitesse de soudage plus élevée

Positionnement plus précis

• Meilleur suivi des processus
• Inspection qualité automatisée
• Soudage flexible de différents matériaux
• Gestion de production numérique
• Intégration avec des lignes d'assemblage de batteries intelligentes
• Le soudage laser est bien adapté à ces tendances car le processus peut être contrôlé avec précision et intégré aux systèmes de fabrication automatisés. Pour les fabricants qui construisent des packs de batteries de stockage d'énergie, le processus de soudage doit donc être considéré comme faisant partie du système de production global plutôt que comme un équipement isolé.
• Conclusion

Le soudage laser est devenu une technologie d'assemblage importante dans l'assemblage moderne de packs de batteries ESS. Il peut être appliqué aux bornes de batterie, aux barres omnibus, aux languettes, aux connexions de modules et à d'autres composants conducteurs où la précision, la répétabilité et l'efficacité de la production sont importantes. Comparé aux technologies de soudage traditionnelles, le soudage laser offre des avantages tels qu'un apport d'énergie concentré, une faible déformation, des chemins de soudage flexibles et une automatisation pratique.

Cependant, la sélection de l'équipement approprié nécessite toujours une étude approfondie du type de batterie, du matériau, de l'épaisseur, de la structure de soudage, de la capacité de production et des exigences d'automatisation. Une machine de soudage laser de pack de batteries correctement configurée peut être intégrée au tri des cellules, à l'assemblage des modules, à l'installation du BMS, aux tests et à d'autres processus pour former une ligne de production de packs de batteries efficace pour les applications de stockage d'énergie.

Si vous planifiez une ligne d'assemblage de packs de batteries de stockage d'énergie ou si vous avez besoin d'une solution de soudage laser pour des modules et des barres omnibus de batteries, contactez-nous pour discuter de la structure de votre batterie, de votre capacité de production et de vos exigences de soudage.