Schweissmethoden für batterielaschen

Das Laschenschweißen ist ein entscheidender Prozess für den einwandfreien Betrieb von Batterien. Versäumnisse können die Leistung und Reichweite der Batterie beeinträchtigen, ihre mechanische Festigkeit verringern, ihren thermischen Wirkungsgrad senken und sogar Sicherheitsprobleme verursachen.

Zur Herstellung aller notwendigen Tab-to-Terminal-Verbindungen (Folie zu Tab, Tab zu Sammelschiene usw.) werden verschiedene Schweißverfahren eingesetzt. Dazu gehören Ultraschallschweißen, Laserschweißen, Widerstandsschweißen und Mikro-WIG-Schweißen. Ob eine Methode besser geeignet ist als eine andere, hängt von den Anforderungen ab, z.B. von der Kombination der Materialien und der Dicke der Laschen.

Was ist ein Batterielasche?

Batterielaschen oder Pole sind die positiven und negativen Anschlüsse, die den elektrischen Strom der Zellen leiten. Jeder Anschluss ist mit der Stromschiene eines Moduls (oder einer Kollektorplatte) verbunden, die den positiven und negativen Strom auf neue Anschlüsse umverteilt. Mehrere Module werden auf die gleiche Weise miteinander verbunden, um das Batteriepack zu bilden.

Im Inneren des Zellgehäuses sind die Anschlüsse mit Stromkollektoren oder Folien verbunden, die aus hochleitenden Materialien wie Aluminium und Kupfer bestehen. Sie leiten den positiven und negativen Strom von den Elektroden.

Batterielaschen haben bei allen Zelltypen den gleichen Zweck, sind aber unterschiedlich geformt. Hier erfahren Sie, wo sie sich befinden und wie sie bei den einzelnen Arten von EV-Batteriezellen aussehen.

Zylindrische Zellen

Prismatische Zellen Pouch-Zellen	Struktur einer Pouch-Zelle

Figures courtesy of Battery University (cylindrical cells), Stefano Landini (prismatic cells), and Jaguemont et al. (pouch cells)

Was sind die Methoden zum Verschweißen der Laschen?

In einem Batteriepaket sind Hunderte und manchmal Tausende von Schweißnähten erforderlich, um die Verbindungen zwischen den Zellen und den Anschlüssen herzustellen. Die Laschen und Pole sind nicht nur mit den Stromschienen und Kollektorplatten verbunden, sondern auch mit den Stromabnehmern im Inneren der Zellen.

Die Qualität dieser Verbindungen ist entscheidend für die Qualität der Batterie, bei der selbst eine Fehlerquote von 1 % ein ernstes Problem darstellt. Es müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass die Oberflächen vor dem Schweißen sauber sind, z.B. durch Laserreinigung oder Arbeiten in einer kontrollierten Umgebung.

Es ist nicht immer einfach zu wissen, wann man welche Schweißmethode anwenden sollte. Lassen Sie uns die einzelnen Verfahren durchgehen.

Ultraschallschweißen

Beim Ultraschallschweißen werden mit Hilfe von Ultraschall Vibrationen zwischen den zu verbindenden Materialien erzeugt. Durch die schnelle Reibung zwischen den Materialien wird genügend Wärme erzeugt, um sie fast augenblicklich zu verbinden.

Diese Technologie wird sowohl für das Verschweißen von Folien als auch für das Verbinden von Zellen mit Stromschienen über Drähte verwendet, eine Methode, die als Ultraschall-wire bonding bekannt ist.

Hier sehen Sie ein Beispiel für Folienschweißungen mit einem Ultraschallschweißgerät.

Laserschweißen

Das Laserschweißen ist ein Hochgeschwindigkeitsverfahren, bei dem ein stark fokussierter Lichtstrahl verwendet wird, um Oberflächen zu verbinden. Der Laserstrahl wird mit Hilfe von ultraschnell beweglichen X-Y Spiegeln ausgerichtet und bewegt. Dies bietet eine große Flexibilität, die es ermöglicht, jede beliebige Verbindungsgeometrie zu schweißen und auch individuelle Schweißmuster zu erstellen

Gepulste Faserlaser sind die Laser der Wahl für das Batterieschweißen, da sie zu kleineren Wärmeeinflusszonen, geringerer Porosität und weniger Spritzern führen. Sie können dünne oder dicke Laschen schweißen und Kupfer, Aluminium, Stahl und Nickel sowie unähnliche Materialien verarbeiten.

Das Laserschweißen kann sowohl für Verbindungen zwischen Stromschienen als auch für Schweißnähte zwischen Folien und Stromschienen verwendet werden. Unten sehen Sie ein Beispiel für Stromschienenverbindungen.

Widerstandsschweißen

Das Widerstandsschweißen, auch Punktschweißen genannt, ist eine Methode, bei der Kupfer- oder Wolframelektroden verwendet werden, die mit elektrischem Strom geladen werden, um das Schweißen durchzuführen. Wenn Druck auf die zu schweißende Stelle ausgeübt wird, fließt ein elektrischer Strom durch die Elektroden. Dadurch wird an der Kontaktstelle Wärme erzeugt und die beiden Metalle werden miteinander verbunden.

Das Widerstandsschweißen kann für Schweißungen von Folie zu Lasche und Lasche zu Schiene verwendet werden. Es handelt sich um ein kostengünstiges Schweißverfahren, das ideal für Heimwerker ist, aber auch automatisiert werden kann.

Hier sehen Sie ein Beispiel für das Schweißen von Laschen mit einem Punktschweißgerät.

Mikro-WIG-Schweißen

Beim Mikro-WIG-Schweißen, auch bekannt als Impulslichtbogenschweißen, wird eine kleine, mit Strom gefüllte Elektrode verwendet, um ein Hochtemperaturplasma zu erzeugen, mit dem das Metall in einem kleinen Bereich geschmolzen wird. Wie der Name schon andeutet, ist das "Mikro"-WIG-Schweißen für kleine Werkstücke gedacht und eignet sich daher perfekt für kleine Batteriekomponenten.

Diese Methode funktioniert gut bei dickem Kupfer und kann für das Schweißen von Laschen an Stromschienen verwendet werden. Hier sehen Sie ein Beispiel für das Schweißen von Kupferzungen.

Laser-Reinigung: Die perfekte Methode zur Schweißnahtvorbereitung

Es ist kein Geheimnis: Qualitativ hochwertige Schweißnähte sind entscheidend für die Gesamtqualität der Batterie. Sie minimiert den Energieverlust und die Wärmeentwicklung während des Ladens und Entladens und verbessert die Haltbarkeit und mechanische Zuverlässigkeit der Batterie.

In Elektrofahrzeugen sind Lithium-Ionen-Batterien die teuersten Teile, und Rückrufe müssen um jeden Preis vermieden werden.

Hersteller sollten dafür sorgen, dass die Oberflächen vor dem Schweißen perfekt sauber sind. Die Hochleistungslaserreinigung ist dafür ideal, da sie Beschichtungen, Elektrolyte und Oxide schnell, gleichmäßig und präzise entfernt.

Hier ist zu sehen, wie der Prozess aussieht.

Wenn Sie eine Schweißanwendung haben, die von der Laserreinigung oder dem Laserschweißen profitieren könnte, wenden Sie sich noch heute an einen Experten von Laserax.

FRAGEN SIE EINEN EXPERTEN