V oblasti výroby baterií elektrických vozidel (EV) je laserové svařování základní technologií, která poskytuje vysokou přesnost, spolehlivost a efektivitu při propojení bateriových článků a přípojnic. Laserové svařování může produkovat buňky a komponenty baterie konzistentní kvality a umožnit složitější a vyšší výkonnost EV baterií. Abychom však plně využili nepopiratelné výhody laserového svařování, existují některé klíčové faktory, které je třeba zvážit před zahájením výroby baterie, od nástrojů po zajištění kvality (QA).
Vyberte metodu upínání
Existují dva základní přístupy k návrhu nástrojů pro lisování přípojnic nebo sběratelských desek na buněčné terminály: pájecí maska nebo upínání jednotlivých buněk. Volba těchto dvou metod upínání má velký dopad na účinnost produkce a přizpůsobivost.
Maskování pájky poskytuje rychlost a účinnost upevněním přípojnice na více buněk současně, ale nevýhodou je, že rozměrové tolerance musí být přísnější, aby se zajistil adekvátní kontakt s přípojnicí na buňce na velké ploše. Naproti tomu upínání jednotlivých buněk může pojmout větší změny v uspořádání nebo geometrii buněk, zjednodušit produkci a snížit náklady. Tato flexibilita však přichází za cenu rychlosti. Laserové svařování může poskytnout vysokou rychlostí svařování na buňky přípojnice, někdy přesahující tucet buněk za sekundu, ale pomalejší metody upínání omezují rychlosti svařování.
Zajistěte přesné umístění jednotky
Laserové svařování je výjimečně přesný proces a umístění bateriových článků musí být konzistentní a přesné, aby se zajistilo jednotné svary. Změny v uspořádání buněk v baterii mohou mít za následek nesprávně zarovnané svary nebo nedostatečné pronikání svaru, což ohrožuje strukturální integritu. Přísnější konstrukce držáků buněk obecně snižují změny v poloze buněk, ale mohou během instalace představovat riziko nadměrné komprese a poškození buněk. Optimalizace návrhu baterie a minimalizace mezer pomocí průvodců zarovnání zlepšuje dostupnost a kvalitu svaru.
Navrhování přípojnic není jen o výkonu
Navrhování efektivního přípojnického nebo současného sběratele je více než jen optimalizace elektrického výkonu. Tloušťka určuje tuhost a flexibilitu a faktory, jako je tloušťka, mají dopad na nástroj i optimální laserové parametry. Silnější přípojnice, obvykle používané v prizmatických buňkách, nesou efektivně proud, ale je obtížné je ohýbat, aby se kontaks s koncovkami baterie. Silnější materiály navíc zvyšují dobu penetrace laseru.
Při navrhování přípojnic EV baterií je zvláštností materiál přípojnic. Měď je již dlouhodobě materiálem pro přípojky a další funkce EV baterie díky své dobré elektrické vodivosti. Hliník však získává popularitu jako alternativu k měděným přípojkům kvůli svým dobrým elektrickým vlastnostem a zároveň snižuje hmotnost baterie. Hliníkové přípojnice jsou obvykle poloviční hmotnost měděných přístrojů.
Naštěstí lasery navržené speciálně pro svařování baterií EV mohou udržovat vysokou rychlostí svařování a vynikající kvalitu svaru pro širokou škálu designů a materiálů přípojnic. Svařovací lasery baterií obvykle poskytují vysoce zaostřený paprsek s vysokou kvalitou paprsku, což umožňuje rychlou penetraci svaru bez velké zóny postižené teplem.
Plánování požadavků na likvidaci baterií
S miliony, ne-li miliardami, o svarech autobusových a buněk, které každý rok vyrábějí výrobci baterií EV, je efektivní automatizace kritická. Existuje mnoho faktorů, které řídí návrh baterií, ale umístění terminálů ve válcové buňce je dobrým příkladem.
Cylindrické buňky mohou být navrženy s pozitivními a negativními terminály nahoře nebo s kladným terminálem nahoře a záporným terminálem na dně. Volba těchto dvou návrhů určuje rychlost a složitost výroby. Tradiční design horní/dolní části zjednodušuje konstrukci přípojnic, ale vyžaduje další krok manipulace s buňkami, aby se sestavení převrátilo pro druhý svar. Při zavedení buňky 4680 se top/top design stal běžnějším, což umožňuje rychlejší výrobní cykly a menší manipulaci s buňkami, ale vyžaduje přesné umístění svaru v těsných tolerancích a složitějším designu přípojnic.
Bez ohledu na návrh baterie nebo požadavky na svařování baterií je laserové svařování velmi vhodné pro automatizaci. Efektivní systém svařování baterie s elektrickým vozidlem může splňovat požadavky různých výrobních fází od výzkumu a vývoje po hromadnou výrobu a může splňovat požadavky na manipulaci s plísní a baterie.
Začlenit robustní proces zajištění kvality
Laserové svařování je vysoce stabilní a opakovatelný proces, když příchozí buňky mají konzistentní kvalitu povrchu a tolerance. Pokud však existují neočekávané rozdíly v rozměrových nebo pozičních charakteristikách, mohou dojít k selhání svaru. Vadné svary mohou vést k nákladnému přepracování nebo šrotu a v nejhorším případě katastrofické selhání konečného produktu. Proto je nutné přesně a efektivně měřit a otestovat každý svař pro přípojník na terminální svař.
Destruktivní testování poskytuje přesné výsledky, ale je nákladné a neměří každý svar. Metody, jako jsou fotodiody, měří každý svar, jak postupuje, ale poskytují pouze nepřímá měření se suboptimálními výsledky. Výrobci baterií EV se stále více mění na měření svaru v reálném čase. Měření svaru v reálném čase měří kritické faktory, jako je hloubka svaru přímo během procesu svařování, což poskytuje vysoce přesná data srovnatelná s destruktivním testováním. Kromě toho mohou trendy dat měření svaru detekovat drift procesu a pomáhat výrobcům baterií zabránit nepřijatelným svarům v budoucnosti.
