Di bidang pembuatan baterai Kendaraan Listrik (EV), pengelasan laser adalah teknologi dasar yang memberikan presisi tinggi, keandalan dan efisiensi dalam menghubungkan sel baterai dan busbar. Pengelasan laser dapat menghasilkan sel dan komponen baterai dengan kualitas yang konsisten dan memungkinkan desain baterai EV yang lebih kompleks dan berkinerja lebih tinggi. Namun, untuk sepenuhnya memanfaatkan keuntungan yang tidak dapat disangkal dari pengelasan laser, ada beberapa faktor kunci yang perlu dipertimbangkan sebelum produksi baterai dimulai, dari alat hingga jaminan kualitas (QA).
Pilih metode penjepit
Ada dua pendekatan dasar untuk desain alat untuk menekan busbar atau pelat kolektor ke terminal sel: mask solder atau penjepit sel tunggal. Pilihan kedua metode penjepit ini memiliki dampak besar pada efisiensi produksi dan kemampuan beradaptasi.
Masking solder memberikan kecepatan dan efisiensi dengan menjepit busbar ke beberapa sel secara bersamaan, tetapi kerugiannya adalah bahwa toleransi dimensi harus lebih ketat untuk memastikan kontak busbar-ke-sel yang memadai di atas area yang luas. Sebaliknya, penjepit sel tunggal dapat mengakomodasi variasi yang lebih besar dalam pengaturan atau geometri, menyederhanakan produksi dan mengurangi biaya. Namun, fleksibilitas ini datang dengan biaya kecepatan. Pengelasan laser dapat memberikan kecepatan pengelasan busbar-ke-sel yang tinggi, kadang-kadang melebihi selusin sel per detik, tetapi metode penjepit yang lebih lambat membatasi kecepatan pengelasan.
Pastikan penentuan posisi unit yang akurat
Pengelasan laser adalah proses yang sangat tepat dan penentuan posisi sel baterai harus konsisten dan tepat untuk memastikan lasan yang seragam. Variasi dalam pengaturan sel dalam paket baterai dapat menghasilkan lasan yang tidak selaras atau penetrasi lasan yang tidak mencukupi, mengompromikan integritas struktural. Desain pemegang sel yang lebih ketat umumnya mengurangi variasi dalam posisi sel tetapi dapat memberikan risiko kompresi berlebihan dan kerusakan sel selama pemasangan. Mengoptimalkan desain paket baterai dan meminimalkan kesenjangan menggunakan panduan perataan meningkatkan aksesibilitas dan kualitas las.
Mendesain busbar bukan hanya tentang kinerja
Merancang busbar yang efektif atau kolektor saat ini lebih dari sekadar mengoptimalkan kinerja listrik. Ketebalan menentukan kekakuan dan fleksibilitas, dan faktor -faktor seperti ketebalan berdampak pada parameter laser perkakas dan optimal. Busbar yang lebih tebal, biasanya digunakan dalam sel prismatik, membawa arus secara efisien tetapi sulit untuk ditekuk untuk melakukan kontak dengan terminal baterai. Selain itu, bahan yang lebih tebal meningkatkan waktu penetrasi laser.
Bahan busbar adalah pertimbangan khusus saat merancang busbar baterai EV. Tembaga telah lama menjadi bahan pilihan untuk busbar dan fungsi baterai EV lainnya karena konduktivitas listriknya yang baik. Namun, aluminium mendapatkan popularitas sebagai alternatif busbar tembaga karena sifat listriknya yang baik sementara juga mengurangi berat baterai. Busbar aluminium biasanya setengah dari berat busbar tembaga.
Untungnya, laser yang dirancang khusus untuk pengelasan baterai EV dapat mempertahankan kecepatan pengelasan tinggi dan kualitas las yang sangat baik untuk berbagai desain dan bahan busbar. Laser pengelasan baterai biasanya menyediakan balok yang sangat fokus dengan kualitas balok tinggi, memungkinkan penetrasi las cepat tanpa zona yang terkena dampak panas yang besar.
Merencanakan persyaratan pembuangan baterai
Dengan jutaan, jika bukan miliaran, lasan busbar-ke-sel yang dibuat oleh produsen baterai EV setiap tahun, otomatisasi yang efisien sangat penting. Ada banyak faktor yang mendorong desain baterai, tetapi lokasi terminal dalam sel silindris adalah contoh yang baik.
Sel silindris dapat dirancang dengan terminal positif dan negatif di bagian atas, atau dengan terminal positif di bagian atas dan terminal negatif di bagian bawah. Pilihan kedua desain ini menentukan kecepatan dan kompleksitas produksi. Desain atas/bawah tradisional menyederhanakan desain busbar tetapi membutuhkan langkah penanganan sel tambahan untuk membalik perakitan untuk lasan kedua. Dengan diperkenalkannya sel 4680, desain atas/atas telah menjadi lebih umum, yang memungkinkan siklus produksi yang lebih cepat dan lebih sedikit penanganan sel, tetapi membutuhkan penempatan lasan yang tepat dalam toleransi yang ketat, serta desain busbar yang lebih kompleks.
Terlepas dari desain baterai atau persyaratan pengelasan baterai, pengelasan laser sangat cocok untuk otomatisasi. Sistem pengelasan laser baterai kendaraan listrik yang efektif dapat memenuhi persyaratan berbagai tahap produksi dari R&D hingga produksi massal, dan dapat memenuhi persyaratan cetakan dan penanganan baterai.
Menggabungkan proses jaminan kualitas yang kuat
Pengelasan laser adalah proses yang sangat stabil dan berulang ketika sel yang masuk memiliki kualitas dan toleransi permukaan yang konsisten. Namun, jika ada variasi yang tidak terduga dalam karakteristik dimensi atau posisi, kegagalan las dapat terjadi. Lasan yang salah dapat menyebabkan pengerjaan ulang atau memo yang mahal, dan dalam kasus terburuk, kegagalan bencana dari produk akhir. Oleh karena itu, perlu untuk secara akurat dan efisien mengukur dan menguji setiap lasan busbar-ke-terminal.
Pengujian destruktif memberikan hasil yang akurat tetapi mahal dan tidak mengukur setiap lasan. Metode seperti fotodiodes mengukur setiap lasan seiring perkembangannya, tetapi hanya memberikan pengukuran tidak langsung dengan hasil suboptimal. Produsen baterai EV semakin beralih ke pengukuran las waktu-nyata. Pengukuran las waktu-nyata mengukur faktor-faktor penting seperti kedalaman las secara langsung selama proses pengelasan, memberikan data yang sangat akurat yang sebanding dengan pengujian destruktif. Selain itu, tren data pengukuran las dapat mendeteksi penyimpangan proses, membantu produsen baterai mencegah lasan yang tidak dapat diterima di masa depan.
