You have selected Россия. Based on your configuration, United States might be more appropriate. Do you want to keep or change the selection?

Элементы аккумуляторной батареи и модули | TRUMPF
TRUMPF Applikation Busbarschweißen Batteriezelle

Задача — экономичное и надежное производство высокопроизводительных литий-ионных батарей для электромобилей

При производстве электромобилей почти всегда используются литий-ионные батареи на основе электролитов. Другие комбинации, например твердотельные аккумуляторные батареи или другие химические компоненты, не получили необходимый допуск к промышленному производству.

Производство литий-ионных батарей — очень трудоемкий процесс, требующий большой точности и сопряженный с большими затратами на материалы и энергию. Поэтому процесс изготовления должен быть максимально эффективен при производстве больших партий, а количество отходов должно быть минимальным. Первейшая цель производства аккумуляторных батарей — достичь высокой плотности энергии (Вт·ч/кг) и, следовательно, большого запаса хода электромобиля. Кроме того, необходимо разрабатывать и собирать элементы аккумуляторной батареи, соответствующие строгим требованиям автомобильной промышленности к безопасности, производительности и сроку службы. По части надежности технологического процесса, точности и производительности лазер не имеет равных.

Запросить консультацию

Разные типы элементов питания, одинаковые технологии

В электромобилях применяются три типа, или формата, литий-ионных батарей. Принцип работы всех трех типов аналогичен. Основные различия заключаются в конструкции, требованиях и используемых материалах.

Как именно лазер используется при производстве элементов аккумуляторной батареи?

Избранные ключевые области применения в рамках технологического цикла на примере призматического элемента питания

Сварка шин

Соединение отдельных элементов в модули или блоки осуществляется путем сварки шины. Имеется в виду токоведущая шина. Призматические элементы батарей и модули элементов питания можно соединять с гомогенными материалами (Al/Al или Cu/Cu) или с комбинациями материалов (например, Al/Cu). Соединения должны быть механически прочными, потому что в автомобиле подвергаются воздействию вибрации и высокой температуры. Одновременно необходимо обеспечить электрическое соединение с минимальным сопротивлением. К тому же в процессе сварки должно образовываться как можно меньше брызг. Важную роль играют воспроизводимость, минимальное тепловое воздействие и определенная глубина проварки.

Резка фольги для аккумуляторов

Существуют два способа применения при резке фольги для аккумуляторов. Первый — продольная резка основного рулона (электродная фольга с односторонним или двухсторонним покрытием). Он разделяется на несколько секций (частей). Лазер находится в неподвижном положении; фольга движется непрерывно с ролика на ролик, переходя через луч лазера.

Второй способ применения — обрезка контуров электродной фольги с покрытием. При этом из рулона нарезаются электроды (аноды/катоды) необходимой формы в необходимом количестве. Лазер разрезает электродную фольгу на необходимые формы с помощью сканирующей оптики и подвижных осей или дополнительных лазеров для увеличения сканируемой области. Скорость движения фольги при обрезке контуров составляет свыше 1 м/с. Толщина фольги (фольга и покрытие из активного материала с обеих сторон) варьируется в пределах 100–250 мкм. В обоих вариантах лазеры TRUMPF выполняют строгие требования производителей аккумуляторных батарей к скорости резания, зоне термического влияния, образованию заусенцев, взвешенных частиц и брызг.

Сварка фольги для аккумуляторов

Электродная фольга — это очень тонкая медная или алюминиевая фольга (толщиной 6–14 мкм), используемая в качестве подложки для активного материала, из которого изготавливаются аноды и катоды. Фольга подается в форме стопки или рулона и сваривается на поверхностях контакта (30–60 слоев), образуя анод или катод. С помощью наших лазеров обеспечивается односторонний доступ к заготовке. Благодаря этому можно надежно и с минимальным количеством брызг сваривать стопки из более чем 60 слоев фольги.

Сварка корпуса с крышкой

С помощью лазеров TRUMPF можно приваривать к призматическому корпусу аккумулятора (обычно глубокотянутый, с толщиной стенок 0,6–0,8 мм), оснащенному пакетом электродов, крышку толщиной 1,0–1,8 мм. Непроницаемость для среды, отсутствие пор, трещин и выпуклостей на шве гарантированы. Самые современные технологии подразумевают процесс сварки с фиксированным оптическим устройством, управляемым по осям. Скорость сварки 10–12 м/мин. Технология TRUMPF BrightLine Weld обеспечивает сварку без брызг и с максимальной стабильностью процесса. При оснащении сканирующей оптикой с ПФУ и системой сенсорных датчиков возможно решение со скоростью сварки, превышающей 25 м/мин.

Корпус модуля

Аккумуляторные модули состоят из нескольких соединенных друг с другом элементов аккумуляторной батареи и образуют блок питания в одном корпусе. В зависимости от формата элементов аккумуляторной батареи корпус модуля выполняет различные функции. При изготовлении обычно используются алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь, обладающие пределом прочности на растяжение от среднего до высокого. Наши мощные ИК-лазеры надежно сваривают такие корпуса, гарантируя прочность на разрыв и отсутствие перекоса.

Очистка и структурирование с помощью лазера

Лазеры часто используются для очистки и структурирования в производстве элементов и модулей аккумуляторных батарей. Начиная от изготовления электродов, при котором необходимо частично удалять или структурировать активный материал, и заканчивая изготовлением корпуса элемента или модуля аккумуляторной батареи, при котором требуется придать поверхностям шероховатость для лучшего сцепления или снять электроизоляционный лак, убрать пятна от кислоты и оксидный слой. В этих случаях применение находит весь наш ассортимент короткоимпульсных и ультракороткоимпульсных лазеров.

Нанесение надписей на детали лазером

Маркировочные лазеры TRUMPF наносят надписи на чувствительные элементы и корпус аккумуляторной батареи точно и бесконтактно. Например, метод Black Marking позволяет нанести на все компоненты контрастную, хорошо читаемую маркировку, не нарушив устойчивость к коррозии. Долговечность является обязательным условием обеспечения отслеживаемости и документирования деталей, требуемых законом.

Другие способы применения при сварке компонентов элемента аккумуляторной батареи
  • Сварка мягких соединительных элементов
  • Сварка пломбы
  • Сварка предохранительной мембраны
  • Сварка клеммного зажима
  • Сварка плоских выводов пакетных элементов
  • Прихватка крышек аккумулятора
  • Сварка датчиков уровня заряда
  • Сварка соединений Cu — Al

TRUMPF — ваш партнер

Компания TRUMPF предлагает бесчисленные инновационные решения для производства элементов аккумуляторных батарей: лазеры с длиной волны в зеленом диапазоне для сварки меди, устройство формирования луча (BrightLine Weld) для сварки алюминия и меди с минимальным количеством брызг и минимальным порообразованием, специальные системы сенсорных датчиков для обеспечения качества и контроля процессов. Мы предлагаем полные пакеты технологий с большим выбором источников излучения, оптических устройств, систем сенсорных датчиков и вариантов реализации.

Ассортимент продукции для изготовления батарей

Технология TRUMPF BrigthLine Weld — ключ к сварке токоведущих шин, мягких коннекторов, крышек аккумуляторов и корпусов модуля мощными ИК-лазерами с минимальным количеством брызг. Лазеры TruDisk с длиной волны в зеленом диапазоне предназначены для обработки материалов с высоким коэффициентом отражения, например меди: средняя мощность этих лазеров при непрерывном излучении составляет до 2 кВт, при пульсирующем излучении — до 400 Вт. Это позволяет контролировать и поддерживать постоянную глубину проварки, а следовательно, обеспечивает воспроизводимость технологических процессов. Преимущество при теплопроводной сварке заключается в минимальном тепловом воздействии на заготовку. Для автоматизации производства и повышения производительности внедрены системы сенсорных датчиков (VisionLine, OCT и контроль глубины провара). Можете быть уверены, что все операции будут задокументированы и их впоследствии можно будет отследить.

Эффективные и мощные системы для наших клиентов

Лазеры TruDisk имеют несколько выходов, что гарантирует оптимальную загрузку в режиме разделения времени и в режиме избыточности. Благодаря функции регулировки мощность лазера на заготовке остается постоянной.

TRUMPF — гарант инноваций

Мы видим себя консультантом по применению и посредником при внедрении новых производственных возможностей. Нас отличают глубокие знания отрасли и многолетний опыт инноваций в сфере лазерных технологий.

Присутствуем по всему миру, способны действовать на месте

Воспользуйтесь услугами консультирования от наших экспертов и глобальной сети сервисных центров. Мы всегда рядом, что бы вам ни понадобилось — сервисные услуги или разработка технологического процесса. В рамках мониторинга состояния эксперты и алгоритмы TRUMPF контролируют лазеры в целях профилактического технического ухода, что особенно выгодно при эксплуатации крупных производственных линий и чувствительного оборудования.

Центр применения лазерных технологий TRUMPF в Дитцингене

TRUMPF laser application centre Ditzingen

Стоит посещения

Центр применения лазеров TRUMPF в Дитцингене занимает площадь свыше 4000 м² и является одним из крупнейших в мире. Специалисты по внедрению и отраслевые эксперты помогут разработать и оптимизировать производственный процесс на примере конкретной заготовки с использованием обширного ассортимента разнообразных систем лазерной обработки.

Это может быть вам интересно

Контакты
Сервисное обслуживание и контакты