فناوری جوشکاری اتصال ماژول باتری و روندهای کاربردی

 

در مقابل صنعت خودروهای جدید انرژی که به سرعت در حال توسعه هستند، باتری‌های لیتیومی نیرو، به عنوان اجزای اصلی، نقش مهمی در ایمنی، هدایت و قابلیت اطمینان دارند. در ماژول های باتری قدرت، ساختار اتصال رسانا بین سلول ها و بین شینه های ماژول به طور مستقیم بر راندمان ساخت باتری، اتوماسیون و عملکرد سرویس تاثیر می گذارد.

 

در این میان، شینه‌های انعطاف‌پذیر چند لایه مسی، اتصالات فویل مسی، و میله‌های فویل مسی رایج‌ترین راه‌حل‌های اتصال الکتریکی برای سیستم‌های باتری با چگالی{{1} بالا و سبک وزن شده‌اند.

 

 

کانکتورهای ماژول باتری قدرت معمولاً از یک ساختار انباشته{0} چند لایه استفاده می کنند. با انباشتن، جوشکاری، یا انتشار{2}}چند لایه فویل مس یا آلومینیوم، یک رابط انعطاف پذیر، جبران کننده و بسیار رسانا را تشکیل می دهند. این طرح جابجایی های جزئی ناشی از انبساط سلول را جذب می کند و در نتیجه تنش مکانیکی در اتصال را کاهش می دهد.

 

به عنوان مثال، میله اتوبوس انعطاف پذیر چندلایه مسی برای ساختار تعویض دنده نه تنها برای اتصالات داخلی در ماژول های باتری استفاده می شود، بلکه به طور گسترده در تابلو برق{0}بالا و سیستم های مدیریت انرژی نیز استفاده می شود.

 

طراحی شینه روکش مسی با روکش قلع سفارشی به طور موثر از اکسید شدن جلوگیری می کند، هدایت سطح را بهبود می بخشد و پایداری جوش را افزایش می دهد.

 

 

1. گذرگاه باتری انرژی ذخیره سازی انعطاف پذیر فویل مس

کانکتورهای ماژول باتری قدرت معمولاً از ساختارهای مستطیلی، ذوزنقه ای یا ذوزنقه ای، پوشیده شده با ورق مسی نیکل- یا قلع-برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و هدایت الکتریکی استفاده می کنند. قبل از جوشکاری، سطح فویل مسی تحت صیقل و تمیز کردن دقیق قرار می گیرد تا از جوشکاری پایدار بدون آسیب رساندن به پوشش اطمینان حاصل شود.

 

اتصالات فویل قلع‌شده برای باتری‌های الکتریکی، رسانایی الکتریکی عالی را در دماهای بالا حفظ می‌کند و از اکسیداسیون سطح{0} پس از جوش جلوگیری می‌کند. به طور مشابه، فن‌آوری جوش شینه‌ای چند لایه با فویل مسی از جوشکاری انتشار یا اولتراسونیک چندین لایه فویل مس برای دستیابی به یک اتصال الکتریکی قوی استفاده می‌کند که نیازهای جریان بالا و قابلیت اطمینان بالای باتری‌های قدرت را برآورده می‌کند.

 

در مقایسه با کانکتورهای فولادی نیکل خالص یا نیکل-روکش شده، کانکتورهای روکش مسی-نیکل ترکیب بهتری از رسانایی، هزینه و جوش‌پذیری را ارائه می‌دهند. با گرایش به سمت ماژول های سبک وزن، کنترل ضخامت اتصالات فویل مسی به یک حوزه کلیدی در بهینه سازی طراحی تبدیل شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. اتصالات انعطاف پذیر آلومینیومی

علاوه بر مس، برخی از ماژول‌ها از شینه‌های آلومینیومی یا کامپوزیت آلومینیومی-مس برای کاهش وزن سیستم استفاده می‌کنند. کانکتورهای انعطاف پذیر آلومینیومی هنوز در سیستم های ذخیره انرژی با چگالی جریان کمتر و حساسیت هزینه بیشتر دارای مزایایی هستند، اما از نظر رسانایی و مقاومت در برابر خوردگی کمی پایین تر از مس هستند.

 

 

روش جوشکاری بین سلول های باتری نیرو، شینه ها و نوارهای رسانا برای عملکرد سیستم و راندمان تولید بسیار مهم است. در حال حاضر، صنعت عمدتاً سه فرآیند زیر را اتخاذ می کند:

 

(1) جوشکاری مقاومتی

جوشکاری مقاومتی از گرمای مقاومتی به عنوان منبع انرژی استفاده می کند و اثر گرمایی ایجاد شده توسط جریان روی سطح تماس قطعه کار باعث پلاستیک و ترکیب فلز می شود. این تجهیزات فرآیندی ساده و ارزان{1}}، مناسب برای جوش دادن اتصالات فویل مسی و قطب های سلول باتری است، و روش اصلی در تولید باتری های اولیه است.

 

با این حال، با افزایش نیازهای اتوماسیون، جوشکاری مقاومتی به تدریج با جوشکاری لیزری با راندمان بالا و دقت بالاتر{{1} و جوشکاری انتشار جایگزین شده است.

 

(2) جوش لیزری

جوشکاری لیزری از یک پرتو لیزر با چگالی{{0}بالا{{0}به عنوان منبع گرما استفاده می‌کند و از مزایای دقت جوشکاری بالا، ناحیه تحت تأثیر حرارت کوچک-و تغییر شکل کم برخوردار است. این فرآیند را می توان با ربات های صنعتی ادغام کرد تا به مونتاژ ماژول کاملاً خودکار دست یابد.

 

هنگام جوشکاری کانکتورهای فویل چند لایه مسی (کانکتورهای فویل چند لایه مس) یا باسبارهای انعطاف پذیر مسی برای باتری لیتیومی (شینه های مسی انعطاف پذیر باتری لیتیومی)، جوش لیزری می تواند به طور موثر عمق نفوذ و مورفولوژی حوضچه مذاب را برای اطمینان از پایداری الکتریکی و ثبات ظاهری کنترل کند.

 

(3) جوشکاری انتشار پلیمر

اتصال انعطاف پذیر لحیم کاری مقاوم در برابر فویل مسی یک فناوری جوشکاری پیشرفته است که در سال های اخیر ظهور کرده است. اصل آن دستیابی به پیوند متالورژیکی از طریق تغییر شکل میکرو-پلاستیک و انتشار اتمی تحت دما و فشار معین است.

 

این فرآیند نیازی به استفاده از شار ندارد و می‌تواند به اتصالات مولکولی با مقاومت بالا-در سطح-مقاومت کم- برسد. مخصوصاً برای تولید محصولات با{4} قابلیت اطمینان بالا مانند جوشکاری شینه چند لایه فویل مسی و شینه باتری انرژی ذخیره سازی انعطاف پذیر فویل مسی مناسب است.

 

از آنجایی که سطح تماس پس از جوشکاری انتشار می تواند خمش، برخورد و لرزش طولانی مدت را تحمل کند، در باتری های انرژی جدید و سیستم های ذخیره انرژی به طور گسترده ای ترویج شده است.

 

علاوه بر این، دستگاه جوش انتشار از ساختار ترانسفورماتور-ولتاژ پایین و فرکانس بالا- استفاده می‌کند که می‌تواند به طور موثر خطر اشتعال را کاهش دهد و ایمنی و پایداری تجهیزات را بهبود بخشد. این فناوری قابلیت اطمینان بالا و مسیر فرآیند استاندارد شده ای را برای سیستم های اتصال باتری انرژی جدید فراهم می کند.

 

 

 

با ارتقای شتابان صنعت انرژی جدید، الزامات اتصالات در ماژول های باتری قدرت به طور مداوم در حال افزایش است. راه‌حل‌های رسانای انعطاف‌پذیر جدید، مانند شین‌های انعطاف‌پذیر چند لایه مسی و اتصالات فویل حلبی برای باتری‌های الکتریکی، به تدریج جایگزین ساختارهای اتصال سفت و سخت سنتی می‌شوند.

 

در آینده، سیستم‌های تولید خودکار ترکیبی از لحیم کاری با مقاومت فویل مسی، اتصالات انعطاف‌پذیر باشینه فویل مسی چند لایهجوشکاری به یک روند کلیدی در فناوری اتصال ماژول باتری قدرت تبدیل خواهد شد.

این روند نه تنها به بهبود هدایت الکتریکی و عملکرد مدیریت حرارتی کمک می کند، بلکه سیستم های ذخیره انرژی را به سمت چگالی توان بالاتر، وزن سبک تر و قابلیت اطمینان بالاتر سوق می دهد.