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Aug 04, 2023

EVバッテリー溶接技術

Una batteria standard per veicoli elettrici è generalmente composta da centinaia o addirittura migliaia di pacchi batteria.

通常、標準的な EV バッテリー パックは、直列および並列に接続された数百、場合によっては数千の個別のセルで構成されます。 必要なパワーと容量を供給するためです。 こうした自動車の成長に伴い、電池パックの製造ニーズが高まっています。

パワーと航続距離を確保するには、多数のセルを適切な接合技術で接続する必要があります。 たとえば、パウチセルベースのバッテリーモジュールでは、セル間の電気的相互接続は、タブとタブまたはタブとバスバーの接合によって実現されます。

これらのタブ ジョイントを作成するには、次のようないくつかの課題が伴います。

したがって、バッテリーパックの製造中に多様な接合要件をサポートする適切な接合技術が必要とされています。

目次

コンテンツ：

電気自動車用のリチウムイオンバッテリーパックの設計と構造には、シーケンス (セル-モジュール-パック) に従ってすべてのレベルで堅牢で信頼性の高い接合部が必要です。

超音波溶接 (UW)、レーザービーム溶接 (LBW)、および抵抗スポット溶接 (RSW) は、リチウムイオン電池セル、モジュール、およびパックに一般的に使用される接合技術です。

RSW は次の原理に基づいて機能します…

接合面の電気抵抗…大電流が接合面を通過すると、局所的な加熱が発生し、圧力下で材料の溶融が発生します。 最も古い溶接法の一つです。 板金を接合するために広く使用されている製造プロセスです。 RSW は、2 つの電極間に電流と圧力を加えて 2 枚以上の金属シートを溶接する技術です。 界面での材料の電気抵抗により熱が発生し、充填材やガスを使用せずに材料を溶かします。 電池を使用して溶接を行う場合、電池から迷走電流が発生する場合があります。

この電流は印加電流を妨げるため、より高い初期印加電流で考慮する必要があります。 ただし、印加電流が高すぎると電極の固着が発生する可能性があります。

この方法では通常、デュアル パルスが使用されます。 最初のパルスで汚染物や酸化物を除去し、2 番目のパルスでワークピースを溶接します。 温度は影響を受けた領域や界面で上昇し、最終的には材料の融点に達します。 冷却後、影響を受ける領域に溶接ナゲットが形成されます。

これは、溶けて融合した少量の材料です。 RSWの概略図を示します。

LBW は… レーザーの集束ビームを点エネルギー源として使用し、部品を結合するための局所的な加熱を生成します。

レーザー ビーム溶接 (LBW) は、レーザー ビームが材料を溶融する集中的な熱源を提供する溶接技術です。 概略図に示すように、レーザー媒体、レーザーキャビティ、およびポンピング源はすべて、レーザー溶接機の主要なコンポーネントです。

キャビティの設計によって出射ビームの形状が決まり、レーザーの焦点を合わせるために反射レンズが使用されます。 生成されるビームの品質はさまざまであり、溶接の場合、小さなスポット サイズで集中した熱源を作成するには、回折の少ないビームが望まれます。

これは、バッテリーシステムの製造において最も一般的に使用される溶接方法の 1 つです。 高周波超音波振動 (20kHz 以上) を利用して、クランプ圧力下で固体結合を作成することにより基板材料を接合します。

超音波金属溶接 (UMW) は、概略図に示すように、金属の 2 つの部分間に適度な静圧と約 20 kHz の超音波振動を加えることによって接合を形成するソリッドステート溶接技術です。

固体状態の溶接は、連続的なせん断と塑性変形を引き起こす部品間の高周波運動によって形成され、同時に酸化層や汚染物質も除去されます。 完全な結合メカニズムは完全には理解されていませんが、金属結合、微細融解、金属結合と化学結合の組み合わせが結合の形成に役立つと考えられています。

続きを読む: リチウムイオン電池製造プラントと機械のコスト

ほとんどの金属は超音波溶接でき、この方法は薄い箔だけでなく、スポット溶接やシーム溶接による厚いシートやワイヤの溶接にも最適です。

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チャレンジ

すべての点をまとめると、異種材料をより良く、欠陥を最小限に抑えて溶接でき、導電性の高い材料を一緒に溶接できる溶接技術が超音波溶接です。

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超音波金属溶接の閉ループ制御技術をご存知ですか?

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