Elektrikli araç (EV) batarya üretimi dünyasında lazer kaynağı, batarya hücreleri ve baraların birleştirilmesinde benzersiz hassasiyet, güvenilirlik ve verimlilik sunan bir köşe taşı teknolojisidir. Lazer kaynağı, sürekli olarak yüksek kaliteli akülerin ve akü tertibatlarının üretilmesini sağlar ve daha karmaşık, daha yüksek performanslı EV akü tasarımlarına olanak tanır. Bununla birlikte, lazer kaynağının yadsınamaz faydalarından tam olarak yararlanmak için akü üretimine başlamadan önce takımlamadan kalite güvencesine (QA) kadar bazı önemli hususların dikkate alınması gerekir.
1. Bir Sıkıştırma Yöntemi Seçme
Baraları veya kolektör plakalarını akü hücresi terminallerine bastıran takımların tasarımında iki temel yaklaşım vardır: kaynak maskeleri veya tek hücre kelepçeleri. Bu sıkıştırma yöntemleri arasındaki seçim, üretim verimliliğini ve uyarlanabilirliği önemli ölçüde etkiler.
Kaynak maskeleri, barayı aynı anda birkaç hücreye kenetleyerek hız ve verimlilik vaat eder - bunun dezavantajı, geniş bir alanda yeterli bara-hücre temasını sağlamak için boyutsal toleransların mutlaka daha sıkı olması gerektiğidir. Buna karşılık, tek hücreli kenetleme, hücre hizalamasında veya geometrisinde daha fazla varyasyonu barındırarak üretimi basitleştirir ve maliyetleri düşürür. Ancak bu esnekliğin bedeli hızdır. Lazer kaynağı, bazen saniyede bir düzine hücreyi aşan çok yüksek bara-hücre kaynak hızları sunar, ancak daha yavaş sıkıştırma yöntemleri kaynak hızlarını sınırlayabilir.
Lazer kaynak hızları, silindirik hücre bağlantıları için saniyede bir düzine hücreyi aşabilir
2. Hassas Hücre Konumlandırmasının Sağlanması
Lazer kaynağı son derece hassas bir işlemdir ve düzgün kaynakların sağlanması için hücre konumlandırmasının tutarlı ve hassas olması gerekir. Batarya paketi içindeki hücre hizalamasındaki farklılıklar, yanlış hizalanmış kaynaklara veya yapısal bütünlüğü tehlikeye atan yetersiz kaynak penetrasyonuna yol açabilir. Daha sıkı hücre tutucu tasarımları genellikle pil yerleştirme varyasyonunu azaltır ancak kurulum sırasında aşırı sıkıştırma ve hücre hasarı riskini doğurabilir. Batarya paketi tasarımının hizalama kılavuzlarıyla optimize edilmesi ve boşlukların en aza indirilmesi kaynak erişilebilirliğini ve kalitesini artırır.
3. Performanstan Daha Fazlası için Baraların Tasarlanması
Etkili bir bara veya akım toplayıcı plaka tasarlamak, elektrik performansını optimize etmekten daha fazlasını içerir. Sertlik ve esnekliği belirleyen kalınlık gibi hususlar hem takımlamayı hem de optimum lazer parametrelerini etkiler. Genellikle prizmatik hücreler için kullanılan daha kalın baralar, akımları taşımada etkilidir ancak hücre terminalleriyle temas için bükülmeleri daha zordur. Ayrıca, daha kalın malzemeler lazer penetrasyon süresini artırabilir.
Bara malzemesi, EV batarya baraları tasarlanırken özellikle kritik bir husustur. Bakır, mükemmel iletkenliği nedeniyle hem baralar hem de diğer EV akü özellikleri için uzun zamandır popüler bir seçim olmuştur. Ancak alüminyum, batarya paketinin ağırlığını azaltırken iyi bir elektrik performansı sunduğu için bakır baraların yerine popülerliğini artırmaya devam etmektedir. Alüminyum baralar genellikle bakır baraların yarısı kadar daha hafiftir.
Neyse ki, EV akü kaynağı için tasarlanmış lazerler, çok çeşitli bara tasarımları ve malzemeleri için yüksek kaynak hızlarını ve mükemmel kaynak kalitesini korur. Akü kaynak lazerleri genellikle büyük bir ısıdan etkilenen bölge oluşturmadan hızlı bir şekilde kaynak penetrasyonu sağlayan mükemmel ışın kalitesine sahip yüksek odaklı ışınlar sunar.
4. Akü Taşıma Gereksinimleri için Planlama
EV akü üreticileri her yıl milyonlarca, hatta milyarlarca bara-hücre kaynağı yapmakta, bu da verimli otomasyonu kritik derecede önemli hale getirmektedir. Batarya tasarımını yönlendiren birçok faktör vardır, ancak açıklayıcı bir örnek silindirik hücrelerdeki terminal yerleşimidir.
Silindirik hücreler, hem pozitif hem de negatif terminal üstte veya pozitif terminal üstte ve negatif altta olacak şekilde tasarlanabilir. Bu tasarımlar arasında seçim yapmak üretim hızını ve karmaşıklığını belirler. Geleneksel üst/alt tasarım basitleştirilmiş bara tasarımı sağlar ancak ikinci bir kaynak geçişi için düzeneği çevirmek üzere ek bir pil taşıma adımı gerektirir. Üst/alt tasarım, 4680 tarzı hücrelerin piyasaya sürülmesiyle daha yaygın hale gelmiştir, daha az akü kullanımı ile daha hızlı üretim döngülerine izin verir, ancak hem dar toleranslar içinde hassas kaynak yerleşimi hem de daha karmaşık bara tasarımı gerektirir.
Akü tasarımı veya akü kaynak gereksinimleri ne olursa olsun, lazer kaynağı otomasyona çok uygundur. Etkili bir EV akü lazer kaynak sistemi, Ar-Ge'den tam ölçekli üretime kadar üretim aşamasına uyar ve takım ve akü taşıma gereksinimlerini karşılar.
5. Sağlam Bir KG Sürecinin Dahil Edilmesi
Gelen piller tutarlı yüzey kalitesine ve toleranslara sahip olduğunda, lazer kaynağı son derece kararlı ve tekrarlanabilir bir işlemdir. Ancak, boyutsal veya konumsal özellikler beklenmedik şekilde değişirse, sonuç hatalı bir kaynak olabilir. Hatalı kaynaklar, pahalı yeniden işleme veya hurdaya ve en kötü senaryoda nihai üründe yıkıcı arızalara neden olur. Bu nedenle, her bara-terminal kaynağının doğru ve verimli bir şekilde ölçülmesi ve test edilmesi gerekir.
Gerçek zamanlı kaynak ölçüm teknolojisi, kaynak yapılırken kaynak geometrisini doğrudan ölçer.
Tahribatlı testler doğru sonuçlar verir ancak pahalıdır ve her kaynağı ölçemez. Fotodiyot gibi yöntemler her kaynak için süreç içinde gerçekleştirilir ancak yalnızca dolaylı ölçümler alabilir ve kusurlu sonuçlar sağlar. EV akü üreticileri giderek daha fazla gerçek zamanlı kaynak ölçümüne yönelmektedir. Gerçek zamanlı kaynak ölçümü, kaynak derinliği gibi kritik faktörleri kaynak yapılırken doğrudan ölçer ve tahribatlı testlerle karşılaştırılabilir yüksek doğrulukta veriler sağlar. Ayrıca, kaynak ölçüm verilerindeki eğilimler süreç sapmasını tespit ederek akü üreticilerinin gelecekte kabul edilemez kaynakları önlemesine yardımcı olabilir.
Lazer Kaynağından Tam Olarak Yararlanmak
Sonuç olarak, lazer kaynak teknolojisinin tüm potansiyelinden yararlanmak, hem lazer yeteneklerinin hem de batarya gereksinimlerinin anlaşılmasını gerektirir. Deneyimli bir e-mobilite lazer çözümleri sağlayıcısı ile çalışmak, elektrikli araç batarya üretimini optimize etmede önemli bir adımdır. IPG Photonics gibi lazer çözümleri sağlayıcıları, akü üreticilerinin bu dinamik sektörde başarılı olmalarına yardımcı olmak için lazerleri, ışın dağıtımını, gerçek zamanlı kaynak ölçümünü ve akü kaynağı için özel olarak üretilmiş lazer sistemlerini entegre eder.
Daha Fazla Bilgi Edinin: Akü Kaynak Çözümüne Nasıl Başlanır?
