Bugün elektrikli otomobillerin yapımında neredeyse yalnızca elektrolit bazlı lityum iyon bataryalar kullanılıyor. Katı hal pilleri ya da diğer kimyasal bileşenler gibi alternatif bileşimler henüz gerekli endüstriyel olgunluğa ulaşmış değil.
Lityum iyon batarya üretimi, çok yüksek malzeme ve enerji maliyetlerine yol açan, çok karmaşık ve hassas bir süreç. Bu nedenle üretim sürecinin, yüksek parti büyüklükleriyle ve mümkün olan en düşük iskarta oluşumuyla etkin bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekiyor. Batarya endüstrisinin birincil amacı, yüksek bir gravimetrik enerji yoğunluğu (Wh / kg) sağlayabilmek ve dolayısıyla da doğrudan elektrikli otomobillerin menziline yansıyacak yüksek bir milaj (menzil) elde etmek. Ayrıca, güvenlik, performans ve hizmet ömrü açısından otomotiv endüstrisinin yüksek gereksinimlerini karşılayacak pil hücrelerinin geliştirilmesi ve üretilmesi isteniyor. Araç olarak lazer, süreç güvenilirliği, hassasiyet ve performans açısından eşsiz avantajlar sunuyor.
Elektrikli mobilite alanında üç çeşit/formatta lityum iyon batarya kullanılıyor. Farklı çeşitlerin işleme ilkesi temelde aynı. Temel farklılıklar, yapıda, gereksinimlerde ve kullanılan malzemelerde yatıyor.
Tek hücrelerin birleştirilerek modül ya da paketlerin oluşturulması, bara kaynaklama ile gerçekleştirilir. Bara, akım taşıyan bir çubuğu tanımlar. Prizmatik hücreler/hücre modülleri, aynı tür malzemelerle (Al/Al ya da Cu/Cu) bağlanabildiği gibi karma bağlantılarla da (örneğin Al/Cu) bağlanabilir. Bu bağlamda, araç içinde titreşim ve ısıya maruz kaldıklarından bağlantıların mekanik olarak güçlü olması önemli. Aynı zamanda, mümkün olan en düşük dirence sahip bir elektrik bağlantısının da kalıcı olarak sağlanması gerekir. Ayrıca kaynak süreci boyunca mümkün olduğunca az sıçrama meydana gelmelidir. Aynı şekilde yeniden üretilebilirlik, minimal bir ısı girişi ve tanımlanmış kaynak derinliği de önemli bir role sahiptir.
Pil folyolarının kesiminde iki uygulama alanı söz konusudur. Bunlardan biri "slitting" işlemi; ana sargının (bir ya da iki tarafı da kaplanmış elektrot folyosu) sürekli olarak uzunlamasına kesilmesi ya da ayrılması. Sargı, birden fazla alt sargılara (parçalara) kesilir. Lazer sabit bir konumda durur; folyo, lazer ışını boyunca sürekli olarak ilerler, bir rulodan diğerine.
İkinci uygulama alanı da, kaplanmış elektrot folyosunun kontur kesimidir. Burada rulodan, ihtiyaç duyulan şekil ve sayıda elektrot (anot/katot) kesilir. Bir tarayıcı optiği ve tarama alanının büyütülmesi için hareketli eksenler ya da başka lazerlerle kombine bir şekilde lazer, elektrot folyosunu istenen şekilde keser. Kontur kesiminde hız, 1m/s'nin üzerindedir. Folyo kalınlığı (folyo ve aktif malzemeli iki taraflı kaplama) 100 ila 250 µm arasındadır. Her iki uygulamada da TRUMPF lazerleri, kesme hızı, ısı etkisi altında kalan bölge, çapak oluşumu ve partikül ya da sıçrama oluşumu açısından pil/batarya üreticilerinin yüksek gereksinimlerini karşılar.
Kaplama prosesi sonrasında elektrot folyolarının üzerindeki aktif materyal kurutulmalıdır. VCSEL dizilerini esas alan lazer ışın kaynakları, büyük alanları dalga boyu seçmeli, yönlendirilmiş kızılötesi ışınım ile çok hızlı ve tanımlı olarak ısıtabildiği için endüstriyel VCSEL ısıtma sistemlerini bu adımı üstlenebilir. Kurutma mesafesinin azaltılması ile kurutma fırınlarının ayak izi çok düşürülüyor ve ayrıca bu çözümle proses hızı arttırılırken, maliyet ve enerjiden de tasarruf ediliyor.
Elektrot folyoları, anot ve katot olarak aktif malzeme için taşıyıcı folyo görevi gören çok ince bakır ve alüminyum folyolardır (6-14 µm kalınlığında). Folyolar, bir anot ve bir katot oluşturmak için ilgili kontak yüzeylerinde (30-60 katman) bir yığın veya bir rulo olarak birbirine kaynaklanır. Lazerlerimizle iş parçasına tek taraflı bir erişim sağlanmış olur. 60'tan fazla folyonun söz konusu olduğu yığınlar güvenilir bir şekilde ve minimum sıçramayla kaynaklanabilir.
TRUMPF lazerleri, genelde derin çekilmiş batarya gövdesinden oluşan (0,6 - 0,8mm cidar kalınlığına sahip) elektrot paketiyle donatılmış, prizmatik batarya gövdelerini (Can), gövde kapağıyla (Cap) 1,0 - 1,8mm sızdırmaz bir şekilde kaynaklayarak kapatır – gözeneksiz, çatlaksız ya da istenmeyen dikiş kabartıları oluşmaksızın. 10-12 m/dak. kaynak hızlarına sahip eksen kılavuzlu sabit optiklerle kaynak süreci, son teknoloji ürünü niteliğindedir. TRUMPF BrightLineWeld teknolojisi, kaynaklamanın az sıçramalı ve maksimum proses kararlılığıyla gerçekleştirilebilmesini sağlar. Bir PFO tarayıcı optiği ve sensör sistemiyle birlikte 25 m/dk'nın üzerine çıkan kaynak hızlarına sahip oldukça dinamik bir çözüm de mümkündür.
Batarya modülleri, bir modül gövdesinde bir güç ünitesi oluşturmak üzere birbirine bağlanmış birden çok pil hücresinden oluşur. Kullanılan hücre formatına göre modül gövdesi biraz farklı bir fonksiyona sahip olabilir. Burada genelde alüminyum alaşımları ve kısmen de orta ila yüksek çekme mukavemetine sahip paslanmaz çelikler kullanılır. Yüksek güçlü kızıl ötesi lazerlerimiz, bunları çatlak oluşumu ve deformasyona izin vermeden yüksek bir dayanımla kaynaklar.
Pil hücreleri/modüllerinde, lazerle temizlik ve yapılandırma için sayısız uygulama söz konusudur. Bu, aktif malzemenin kısmen söküldüğü ya da yapılandırıldığı elektrot seviyesinde başlar ve daha iyi bir tutuş için yüzeylerin pürüzlendirildiği ya da yalıtım verniği, asit lekeleri ve oksit tabakasının çıkarıldığı pillerin hücre ya da modül gövdesiyle biter. Bu bağlamda, kısa ve ultra kısa palslı lazerlerimizin güç portföyünün tamamı kullanılabilir.
TRUMPF markalama lazerleri, hassas pil hücrelerini ve gövdelerini yüksek bir kesinlikle ve tamamen temassız bir şekilde işaretler. Örneğin, Black Marking yöntemiyle tüm komponentler, çok yüksek bir kontrastla ve iyi okunabilirlikle, maksimum bir korozyona dayanıklılığa sahip olarak işaretlenebilir. Bu tür bir uzun ömür, komponentlerin yasal olarak zorunlu kılınan izlenebilirliği ve dokümantasyonu için de bir ön koşuldur.
Elektrikli mobiliteye giden yolda üretim süreçlerinizi en iyi şekilde nasıl destekleyebileceğimiz konusunda bilgilenmek ister misiniz? OEM firmaları, TIER, hücre üreticileri ve entegratörler için bir teknoloji tedarikçisi olarak sahip olduğumuz kapsamlı yöntem bilgisinden faydalanın. TRUMPF olarak, pil üretimi alanında ortaklaşa yeni teknolojik çözümler geliştirdiğimiz çok sayıda kamu ve özel araştırma girişimiyle ortaklığımız bulunuyor.
Cu-malzemelerinin kaynaklanması için yeşil dalga boylu lazerler; alüminyum ve bakır kaynak uygulamalarında sıçrama ve gözenek oluşumsuz ışın şekillendirme (BrightLine Weld); kalite kontrol ve proses izleme için özel sensör sistemleri – pil hücresi üretimi için TRUMPF sayısız, yenilikçi üretim çözümleri sunuyor. Bu çerçevede, lazer ışın kaynakları, optikler, sensor sistemleri ve uygulama yöntem bilgisi açısından geniş bir seçim yelpazesinin söz konusu olduğu teknoloji paketlerimizden faydalanabilirsiniz.
TRUMPF BrighLine Weld teknolojisi, bara, softconnector'ler, can-cap'ler ya da modül gövdelerinin yüksek güçlü kızıl ötesi lazerlerle az sıçramalı bir şekilde kaynaklanmasının anahtarı. Ayrıca yeşil dalga boyuna sahip TruDisk lazerlerimiz bakır gibi yüksek yansımalı malzemeler için 2 kW'a kadar sürekli dalga veya 400 W'a kadar darbeli ortalama güç için tasarlanmıştır. Tanımlanmış ve sabit kaynak derinlikleri gerçekleştirilebiliyor ve tekrarlanabilir prosesler mümkün kılınıyor. Termik kaynakta ayrıca iş parçasına minimal bir ısı girişinin avantajlarına da sahipsiniz. Sensör sistemlerimiz (VisionLine, OCT ve kaynak derinliği denetim sistemi), otomatik ve yüksek verimli üretim için özel olarak geliştirilmiştir. Eksiksiz bir dokümantasyonun ve izlenebilirliğin daima sağlanacağı konusunda içiniz rahat olabilir.
Lazer başına birden çok lazer çıkışının söz konusu olduğu TruDisk lazer tasarımımız, Timesharing ve yedekli işletimde lazer kapasitesinin optimal bir şekilde kullanılmasını sağlıyor. Ayrıca, lazer gücü regülasyonu sayesinde iş parçası üzerindeki lazer gücünün daima sabit kalmasının avantajlarından da faydalanabilirsiniz.
Biz kendimizi, size yeni üretim olanaklarının yolunu açan uygulama danışmanınız olarak görüyoruz. Bu çerçevede, derinlemesine alan bilgimizi ve lazer alanında öncü bir firma olarak uzun yıllar boyunca edinmiş olduğumuz deneyimleri hizmetinize sunuyoruz.
Uzmanlarımızın sunduğu danışmanlık hizmetlerinden ve küresel hizmet ağımızdan yararlanın. İster servise isterse de uygulama geliştirmeye ihtiyaç duyun fark etmez – siz neredeyseniz biz de oradayız. Böylelikle örneğin Condition Monitoring Service çerçevesinde TRUMPF uzmanları ve algoritmaları, lazerinizi öngörücü bakım için izler, özellikle de hassas ve büyük üretim hatlarında.
4.000 m²'yi aşan alanıyla, Ditzingen'deki TRUMPF Lazer Uygulama Merkezi, dünyanın en büyük lazer uygulama merkezlerinden biri. Uygulama uzmanlarımızla alan uzmanlarımız, yüksek bir çeşitliliğe sahip kapsamlı lazerle işleme sistemleri portföyümüzü kullanarak, uygulama geliştirme ve optimizasyonu aşamalarında, somut komponentiniz üzerinden yola çıkarak size destek sunuyor.
