ในด้านการผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีพื้นฐานที่ให้ความแม่นยำสูงความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพในการเชื่อมต่อเซลล์แบตเตอรี่และบัสบาร์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถผลิตเซลล์และส่วนประกอบแบตเตอรี่ที่มีคุณภาพสอดคล้องกันและช่วยให้การออกแบบแบตเตอรี่ EV ที่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น อย่างไรก็ตามเพื่อใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่จากข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้ของการเชื่อมด้วยเลเซอร์มีปัจจัยสำคัญบางประการที่ต้องพิจารณาก่อนการผลิตแบตเตอรี่เริ่มต้นตั้งแต่เครื่องมือไปจนถึงการประกันคุณภาพ (QA)
เลือกวิธีการหนีบ
มีสองวิธีพื้นฐานในการออกแบบเครื่องมือสำหรับการกด busbars หรือแผ่นสะสมไปยังขั้วเซลล์: หน้ากากประสานหรือหนีบเซลล์เดียว ทางเลือกของวิธีการหนีบทั้งสองนี้มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการผลิตและการปรับตัว
การปิดบังบัดกรีให้ความเร็วและประสิทธิภาพโดยการยึดบัสบาร์ไปยังเซลล์หลายเซลล์พร้อมกัน แต่ข้อเสียคือความคลาดเคลื่อนของมิติจะต้องแน่นขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสัมผัสกับบัสบาร์กับเซลล์ที่เพียงพอในพื้นที่ขนาดใหญ่ ในทางตรงกันข้ามการยึดเซลล์เดี่ยวสามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงที่มากขึ้นในการจัดเรียงเซลล์หรือเรขาคณิตทำให้การผลิตง่ายขึ้นและลดต้นทุน อย่างไรก็ตามความยืดหยุ่นนี้มาจากค่าใช้จ่ายของความเร็ว การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถให้ความเร็วในการเชื่อม busbar-to-cell สูงซึ่งบางครั้งเกินโหลเซลล์ต่อวินาที แต่วิธีการหนีบช้ากว่า จำกัด ความเร็วในการเชื่อม
ตรวจสอบตำแหน่งที่ถูกต้องของหน่วย
การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่แม่นยำเป็นพิเศษและการวางตำแหน่งของเซลล์แบตเตอรี่จะต้องมีความสอดคล้องและแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่ามีรอยเชื่อมที่สม่ำเสมอ การเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงของเซลล์ภายในชุดแบตเตอรี่อาจส่งผลให้เชื่อมที่ไม่ตรงแนวหรือการเจาะการเชื่อมไม่เพียงพอทำให้เกิดความสมบูรณ์ของโครงสร้าง การออกแบบเซลล์ที่เข้มงวดมากขึ้นโดยทั่วไปจะช่วยลดความแปรปรวนของตำแหน่งเซลล์ แต่สามารถนำเสนอความเสี่ยงของการบีบอัดและความเสียหายของเซลล์มากเกินไปในระหว่างการติดตั้ง การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบแบตเตอรี่และการลดช่องว่างโดยใช้คู่มือการจัดตำแหน่งช่วยเพิ่มการเข้าถึงการเชื่อมและคุณภาพ
การออกแบบ busbars ไม่ได้เกี่ยวกับประสิทธิภาพ
การออกแบบบัสบาร์ที่มีประสิทธิภาพหรือตัวสะสมปัจจุบันเป็นมากกว่าแค่การเพิ่มประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ความหนากำหนดความแข็งและความยืดหยุ่นและปัจจัยต่าง ๆ เช่นความหนามีผลกระทบต่อทั้งเครื่องมือและพารามิเตอร์เลเซอร์ที่ดีที่สุด busbars ที่หนาขึ้นมักใช้ในเซลล์ปริซึมพกพากระแสอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยากที่จะโค้งงอเพื่อสัมผัสกับขั้วแบตเตอรี่ นอกจากนี้วัสดุที่หนาขึ้นจะเพิ่มเวลาการเจาะเลเซอร์
วัสดุ Busbar เป็นข้อพิจารณาเป็นพิเศษเมื่อออกแบบ Busbars แบตเตอรี่ EV ทองแดงเป็นวัสดุที่เป็นทางเลือกสำหรับบัสบาร์และฟังก์ชั่นแบตเตอรี่ EV อื่น ๆ เนื่องจากการนำไฟฟ้าที่ดี อย่างไรก็ตามอลูมิเนียมกำลังได้รับความนิยมเป็นทางเลือกแทนบัสบาร์ทองแดงเนื่องจากคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีในขณะเดียวกันก็ลดน้ำหนักของชุดแบตเตอรี่ บัสบาร์อลูมิเนียมมักจะมีน้ำหนักครึ่งหนึ่งของบัสบาร์ทองแดง
โชคดีที่เลเซอร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการเชื่อมแบตเตอรี่ EV สามารถรักษาความเร็วการเชื่อมสูงและคุณภาพการเชื่อมที่ยอดเยี่ยมสำหรับการออกแบบและวัสดุบัสบาร์ที่หลากหลาย เลเซอร์การเชื่อมแบตเตอรี่มักจะให้ลำแสงที่เน้นสูงที่มีคุณภาพลำแสงสูงทำให้สามารถเจาะได้อย่างรวดเร็วโดยไม่มีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนขนาดใหญ่
การวางแผนข้อกำหนดการกำจัดแบตเตอรี่
ด้วยหลายล้านถ้าไม่ใช่พันล้านของรอยเชื่อม busbar-to-cell ที่ทำโดยผู้ผลิตแบตเตอรี่ EV ในแต่ละปีการทำงานอัตโนมัติที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญ มีหลายปัจจัยที่ขับเคลื่อนการออกแบบแบตเตอรี่ แต่ตำแหน่งของเทอร์มินัลในเซลล์ทรงกระบอกเป็นตัวอย่างที่ดี
เซลล์ทรงกระบอกสามารถออกแบบด้วยขั้วบวกและลบที่ด้านบนหรือกับขั้วบวกที่ด้านบนและขั้วลบที่ด้านล่าง ทางเลือกของการออกแบบทั้งสองนี้เป็นตัวกำหนดความเร็วในการผลิตและความซับซ้อน การออกแบบด้านบน/ล่างแบบดั้งเดิมช่วยลดความซับซ้อนของการออกแบบ busbar แต่ต้องใช้ขั้นตอนการจัดการเซลล์เพิ่มเติมเพื่อพลิกแอสเซมบลีสำหรับการเชื่อมที่สอง ด้วยการแนะนำของเซลล์ 4680 การออกแบบด้านบน/ด้านบนได้กลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นซึ่งช่วยให้วัฏจักรการผลิตที่เร็วขึ้นและการจัดการเซลล์น้อยลง แต่ต้องใช้การเชื่อมที่แม่นยำภายในความคลาดเคลื่อนที่แน่นและการออกแบบบัสบาร์ที่ซับซ้อนมากขึ้น
โดยไม่คำนึงถึงความต้องการการออกแบบแบตเตอรี่หรือการเชื่อมแบตเตอรี่การเชื่อมด้วยเลเซอร์เหมาะสำหรับระบบอัตโนมัติ ระบบเชื่อมแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสามารถตอบสนองความต้องการของขั้นตอนการผลิตต่าง ๆ ตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาไปจนถึงการผลิตจำนวนมากและสามารถตอบสนองความต้องการของแม่พิมพ์และการจัดการแบตเตอรี่
รวมกระบวนการประกันคุณภาพที่แข็งแกร่ง
การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่มีความเสถียรและทำซ้ำได้สูงเมื่อเซลล์ที่เข้ามามีคุณภาพพื้นผิวที่สอดคล้องกันและความคลาดเคลื่อน อย่างไรก็ตามหากมีการเปลี่ยนแปลงที่ไม่คาดคิดในลักษณะมิติหรือตำแหน่งความล้มเหลวของการเชื่อมอาจส่งผลให้ รอยเชื่อมที่ผิดพลาดสามารถนำไปสู่การทำซ้ำหรือเศษซากที่มีราคาแพงและในกรณีที่เลวร้ายที่สุดความล้มเหลวอย่างรุนแรงของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องวัดและทดสอบอย่างแม่นยำและทดสอบการเชื่อม busbar-to-terminal ทุกครั้ง
การทดสอบการทำลายล้างให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ แต่มีค่าใช้จ่ายสูงและไม่ได้วัดทุกการเชื่อม วิธีการเช่นโฟโตไดโอดวัดแต่ละการเชื่อมตามที่ดำเนินการ แต่ให้การวัดทางอ้อมด้วยผลลัพธ์ที่ไม่ดี ผู้ผลิตแบตเตอรี่ EV หันไปวัดการเชื่อมแบบเรียลไทม์มากขึ้น การวัดการเชื่อมแบบเรียลไทม์วัดปัจจัยที่สำคัญเช่นความลึกของการเชื่อมโดยตรงระหว่างกระบวนการเชื่อมซึ่งให้ข้อมูลที่แม่นยำสูงเทียบได้กับการทดสอบการทำลายล้าง นอกจากนี้แนวโน้มของข้อมูลการวัดการเชื่อมสามารถตรวจจับกระบวนการดริฟท์ช่วยให้ผู้ผลิตแบตเตอรี่ป้องกันการเชื่อมที่ไม่สามารถยอมรับได้ในอนาคต
