リチウムイオン電池のエネルギー貯蔵システムへの需要が増加し続けているため,製造者は電池パックの組成の質,一貫性,効率にますます注意を払っています.バッテリー製造に使用される異なる結合技術の中でレーザー溶接は,バッテリーセル,モジュール,バスバー,タブ,端末,および他の金属部品を接続するための重要なソリューションとなっています.
慣習的な機械的な結合または接触溶接方法とは異なり,レーザー溶接は集中した光束を使用して局所的な熱を生成します.これは,製造者が周辺の部品への熱伝送を最小限に抑えながら,正確で繰り返す接続を達成することを可能にします.
この記事では,主な用途,利点を説明します.現代のバッテリーパック生産におけるレーザー溶接の考慮.
レーザー溶接は,高エネルギーレーザービームが特定の溶接領域に集中する非接触接合プロセスである.集中したエネルギーは金属表面を急速に熱し,溶かす.溶けた材料が固まった後に永久的な接続を作成する.
リチウム電池パックの製造において,レーザー溶接は,以下を含む様々な導電性部品に使用することができる.
正確なレーザー源,電源,ビーム構成,および溶接パラメータは,材料,厚さ,関節設計,および生産要件に依存します.
エネルギー貯蔵電池の場合は,精密な制御は特に重要で,溶接接続は十分な機械的強度と熱安定性を維持しながら良い電導性を提供する必要があります..
ACEY連続ガルバノメーターレーザー溶接機国際的に先進的なファイバーレーザーを レーザー源として使っています.優良な硬さと安定性がある精密ガイドレールトランスミッションで動作し,高応答のサーボモーターを装備しており,非常に正確で高速です.銅,アルミ,鉄,ニッケル,合金金属,特にアルミバスバーやニッケル対平方バッテリー接続の溶接に適しています.
レーザー溶接は,バッテリーモジュールとパック生産のいくつかの段階に統合することができます.
最も一般的な用途の"つは電池セルを導電バスバーに接続することです
典型的なエネルギー貯蔵電池モジュールでは,複数の電池が連続または並列で接続され,必要な電圧と容量を達成します.バスバーは,セル間の電気接続を提供します.
アルミと銅のバスバーでは,レーザー溶接により,限られた変形で密集した溶接領域が作れます.
これは,多くの電気接続が一貫して完了する必要がある大型のプリズマ式電池モジュールでは特に有用です.
単一の細胞が配置され固定された後,電池はモジュールを形成するために電気的に接続する必要があります.
レーザー溶接で以下を結合することができる:
自動化レーザー溶接機器は,事前に定義された溶接経路に従って,多くの電池モジュールで一貫した溶接位置とパラメータを維持するのを製造者に助けます.
大型のエネルギー貯蔵システムでは,複数のバッテリーモジュールを接続して完全なバッテリーパックを形成することができる.
この段階では,充電と放電中に電池パックが比較的高い電流を運ぶ可能性があるため,信頼性の高いバスバー接続が不可欠です.
レーザー溶接は,近隣の部品への不必要な熱暴露を軽減しながら,狭くて制御された溶接を提供することができます.
これは,従来の溶接方法が統合するのが難しい高密度バッテリーパック構造に適しています.
バッテリーパックには 異なる導電性金属が含まれています
例えば,アルミニウム と 銅 は,電力と 重量 の 特性 に よっ て 広く 用い られ て い ます.ニッケル と 鉄鋼 の 部品 も,電池 パック の 構造 に 含まれ て い ます.
異なる金属を結合するのは 難しいことがあります 溶融点,熱伝導性,物理的性質が 違っているからです
適切なレーザー選択とプロセス制御によって,レーザー溶接は,特定の異なる金属の接頭に適応することができます.
溶接パラメータは,過剰なスプレー,裂け目,孔隙,または不安定な浸透を避けるために注意深く最適化する必要があります.
レーザー溶接は,バッテリーパック組成に魅力的ないくつかの特徴を持っています.
レーザービームは非常に小さな領域に焦点を当てることができ,溶接位置とエネルギー入力が正確に制御できます.
蓄電池の部品が密接に配置され,可用な溶接面積が限られている場合,これは価値があります.
レーザーは溶接地点にエネルギーを集中させるため,周囲の材料は従来の溶接プロセスよりも熱が少なくなります.熱 に 影響 を 受け て いる 地域 を 小さく する こと が,近くの バッテリー 部品 に 対する 熱 の 影響 を 減らす こと に 役立ち ます.
レーザー溶接は非接触式プロセスである.溶接頭は,いくつかの抵抗溶接プロセスと同様に,作業部件に直接機械的な圧力を施す必要はありません.
細い金属部品の変形を軽減し,寸法精度を保つのに役立ちます
レーザー電源,溶接速度,焦点位置,溶接経路が自動的に制御されると,同じ溶接プロセスは多数の部品で繰り返されます.
これは特にバッテリーパック製造において重要であり,数百個または数千個似たジョイントが完成する必要がある可能性があります.
レーザー溶接システムは,以下と統合できる:
これは,レーザー溶接を半自動および完全に自動化されたバッテリーパック組立ラインの両方に適しています.
バッテリー用電池には 異なる溶接技術が必要です 抵抗点溶接,超音波溶接,レーザー溶接バッテリー製造に用いられますレーザー溶接は,製造者が高い位置位置精度,柔軟な溶接経路,自動生産機器との簡単な統合を必要とする場合,特に魅力的です.
| 溶接方法 | 典型的な応用 | 主要な特徴 |
|---|---|---|
| 抵抗点溶接 | ニッケルストライプ,円筒型バッテリーパック | 迅速かつ広く使用 |
| 超音波溶接 | タブ,フォイル,伝導材料 | 薄い材料に適している |
| レーザー 溶接 | バスバー,ターミナル,モジュール接続 | 高精度で柔軟性 |
| 異なる金属のためのレーザー溶接 | 銅/アルミニウムおよびその他の接着物 | プロセスのパラメータを最適化する必要があります |
したがって,レーザー溶接は必ずしも他の溶接技術をすべて置き換えるべきではありません.代わりに,製造業者は通常,電池構造,材料,生産速度品質要件について
エネルギー貯蔵システムは より大きな容量,より高い電源密度,よりコンパクトなモジュール設計に向かい続けているため,バッテリー相互接続技術への要求も増加します.
将来のバッテリーパック生産は,以下により重点を置く可能性が高い.
レーザー 溶接 は,精密 に 制御 さ れ,自動 製造 システム に 統合 さ れ ます.エネルギー貯蔵電池パックを製造する製造者向け溶接プロセスは,単一の装置としてではなく,全体的な生産システムの一部として考えなければならない.
レーザー溶接は,現代における重要な結合技術となっていますESS バッテリーパック組バッテリー端末,バスバー,タブ,モジュール接続,および精度,繰り返し,生産効率が重要な他の導電元に適用できます.伝統的な溶接技術と比較してレーザー溶接は,集中したエネルギー投入,低変形,柔軟な溶接経路,便利な自動化などの利点を提供します.
しかし,適切な機器を選択するには,バッテリー種類,材料,厚さ,溶接構造,生産能力,自動化要件を慎重に考慮する必要があります.適切に構成されたバッテリーパックレーザー溶接機は,セルソートと統合することができますエネルギー貯蔵アプリケーションのための効率的なバッテリーパック生産ラインを形成するためのBMSの設置,テスト,およびその他のプロセス.
エネルギー貯蔵電池パックの組立ラインを計画している場合,または電池モジュールとバスバーのためのレーザー溶接ソリューションが必要な場合は,あなたの電池構造,生産能力,溶接の要件.
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