리튬 배터리 분야의 레이저 용접 적용

리튬 배터리 분야의 레이저 용접 적용

리튬 이온 배터리는 높은 비에너지, 긴 수명, 작은 자체 방전, 메모리 효과가 없어 다양한 전자 장치(예: 휴대폰, 노트북 컴퓨터, PDA, 디지털 카메라, 디지털 캠코더 등)에 널리 사용됩니다. 오염이 없습니다. 교통수단(순찰차, 전기자전거, 전기차 등)은 물론, 우리나라 에너지분야가 뒷받침하는 첨단산업으로 자리 잡았습니다.

 

동력배터리는 전기자동차에 사용되는 배터리를 말한다. 소용량 배터리(예: 휴대폰, 노트북 컴퓨터 배터리 등)에 비해 용량과 출력 전력이 더 크며 전기 자동차 구동 전원 공급 장치 및 대형 모바일 전원 공급 장치 애플리케이션에 사용할 수 있습니다. 보조 배터리의. 리튬이온 배터리나 배터리 팩의 제조 공정에는 방폭 밸브 밀봉 용접, 탭 용접, 소프트 접합 용접, 안전 헬멧 스폿 용접, 배터리 케이스 밀봉 용접, 모듈 및 PACK 등 많은 공정이 있습니다. 용접. 레이저 용접은 최고의 공정입니다. 전원 배터리 용접에 사용되는 재료에는 주로 순동, 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인레스 스틸 등이 포함됩니다.

 

 

1. 배터리 방폭 밸브 용접
배터리의 방폭 밸브는 배터리 밀봉판에 있는 얇은 벽의 밸브 본체입니다. 배터리의 내부 압력이 규정 값을 초과하면 방폭 밸브 본체가 파열되어 배터리 파열을 방지합니다. 안전밸브는 독창적인 구조를 가지고 있으며, 이 공정에는 매우 엄격한 레이저 용접 공정이 필요합니다. 연속 레이저 용접을 사용하기 전에는 펄스 레이저 용접을 사용하여 배터리 방폭 밸브를 용접했습니다. 솔더 조인트의 중첩과 커버리지를 통해 연속 밀봉 용접이 이루어졌습니다. 그러나 용접효율이 낮고 씰링 성능도 상대적으로 나빴다. 연속 레이저 용접은 고속, 고품질 용접을 실현할 수 있으며 용접 안정성, 용접 효율 및 수율을 보장할 수 있습니다.

 

2. 배터리 탭 용접
탭은 일반적으로 세 가지 재료로 나뉩니다. 배터리의 양극에는 알루미늄(Al) 소재를, 음극에는 니켈(Ni) 소재나 구리도금한 니켈(Ni-Cu) 소재를 사용한다. 동력 배터리 제조 공정의 한 단계는 배터리 탭과 폴을 함께 용접하는 것입니다. 2차전지 생산시에는 또 다른 알루미늄 안전밸브와 용접을 해야 합니다. 용접은 탭과 폴 사이의 안정적인 연결을 보장해야 할 뿐만 아니라 용접이 부드럽고 아름다워야 합니다.

3. 스폿 용접을 사용한 배터리 극
배터리 극 스트립에 사용되는 재료에는 순수 알루미늄 스트립, 니켈 스트립, 알루미늄-니켈 복합 스트립 및 소량의 구리 스트립이 포함됩니다. 배터리 극 스트립의 용접에는 일반적으로 펄스 용접기가 사용됩니다. IPG의 QCW 준연속 레이저가 등장하면서 배터리 폴 스트립 용접에도 널리 사용되었습니다. 동시에 빔 품질이 좋기 때문에 용접 지점이 매우 작을 수 있습니다. 이는 고반사율 알루미늄 스트립, 구리 스트립 및 협대역 배터리 폴 스트립(폴 스트립 폭 1.5mm 미만)의 용접을 처리하는 데 고유한 장점이 있습니다.

 

4. 파워 배터리 쉘 및 커버 플레이트의 밀봉 및 용접
전원 배터리의 쉘 재질에는 알루미늄 합금과 스테인레스 스틸이 포함됩니다. 그 중 알루미늄 합금이 가장 많이 사용되며 일반적으로 3003 알루미늄 합금이 사용되며 일부는 순수 알루미늄을 사용합니다. 스테인레스강은 레이저 용접성이 가장 좋은 재료이며, 특히 304 스테인레스강은 더욱 그렇습니다. 펄스 레이저를 사용하든 연속 레이저를 사용하든 외관과 성능이 좋은 용접을 얻을 수 있습니다.

 

알루미늄 및 알루미늄 합금의 레이저 용접 성능은 사용되는 용접 방법에 따라 조금씩 다릅니다. 순수알루미늄 및 3시리즈 알루미늄합금을 제외하고 펄스용접이나 연속용접에는 문제가 없습니다. 다른 알루미늄 합금 시리즈의 경우 연속 레이저 용접이 균열 민감도를 줄이는 최선의 선택입니다. 동시에 전원 배터리 케이스의 두께에 따라 적절한 출력의 레이저를 선택하십시오. 일반적으로 케이스 두께가 1mm 미만인 경우 1000W 이내의 단일 모드 레이저 사용을 고려할 수 있습니다. 두께가 1mm 이상인 경우 1000W 이상의 출력을 갖는 단일 모드 또는 다중 모드 레이저를 사용해야 합니다.

 

소용량 리튬 배터리는 상대적으로 얇은 알루미늄 쉘(두께 약 0.25mm)을 사용하는 경우가 많으며, 18650 등 일부는 강철 쉘을 사용합니다. 케이스의 두께로 인해 이러한 유형의 배터리를 용접하는 데 일반적으로 저전력 레이저가 사용됩니다. 얇은 쉘 리튬 배터리를 용접하기 위해 연속 레이저를 사용하면 효율이 5~10배 증가할 수 있으며 외관과 밀봉이 더 좋습니다. 따라서 이 응용 분야에서는 점차 펄스 레이저를 대체하는 경향이 있습니다.

 

5. 전원 배터리 모듈 및 팩 용접
전원 배터리 간의 직렬 및 병렬 연결은 일반적으로 연결 부품을 단일 배터리에 용접하여 완료됩니다. 양극과 음극의 재료는 서로 다르며 일반적으로 구리와 알루미늄입니다. 구리와 알루미늄은 레이저 용접 후 부서지기 쉬운 화합물을 형성하기 때문에 사용 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 초음파 용접 외에도 구리와 구리, 알루미늄과 알루미늄이 일반적으로 레이저 용접됩니다. 동시에, 구리와 알루미늄은 모두 매우 빠르게 열을 전도하고 레이저 반사율이 매우 높으며 연결 부분의 두께가 상대적으로 크기 때문에 용접을 위해서는 더 높은 출력의 레이저가 필요합니다.

 

 

레이저 용접 리튬 배터리의 특성
리튬 배터리 셀 제조부터 배터리 팩 조립까지 용접은 매우 중요한 제조 공정입니다. 리튬 배터리의 전도성, 강도, 기밀성, 금속 피로 및 내식성은 일반적인 배터리 용접 품질 평가 기준입니다. . 용접 방법 및 용접 공정의 선택은 배터리의 비용, 품질, 안전성 및 일관성에 직접적인 영향을 미칩니다. 레이저 용접은 안전하고 안정적인 용접, 정밀 기술 및 환경 보호와 같은 장점으로 인해 많은 용접 작업에서 선호되는 솔루션이 되었습니다.

 

레이저 용접의 장점
1.	레이저 용접은 양극재, 음극재, 분리막, 전해질 등의 원자재를 전체 부품으로 분해하는 일체형 제조 공정이다. 모든 원자재는 배터리 셀이나 PACK 모듈에 용접되어 자동차 분야에서 직접 사용할 수 있습니다.
2.	일반 배터리 원재료는 원가에서 차지하는 비중이 높아지고 톤 단위로 대량 구매된다. 레이저 용접 장비는 기본적으로 원자재를 한 번에 구매하여 비용을 절감합니다.
3.	레이저 용접은 높은 용접 품질과 자동화를 통해 자동차 전원 배터리의 안전성, 신뢰성 및 서비스 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다. 레이저 용접은 에너지 밀도가 높고 용접 변형이 적으며 열 영향 영역이 작아 부품의 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 용접은 매끄럽고 불순물이 없으며 균일하고 조밀하며 추가 연삭 작업이 필요하지 않습니다. 레이저 용접은 작은 집중 광점과 높은 정확도의 위치 지정으로 정밀하게 제어할 수 있으며, 로봇 팔로 자동화를 쉽게 실현할 수 있으며, 안정적인 장비 성능과 손쉬운 작동이 가능하며, 용접 효율성을 향상하고 작업 시간을 단축하며 비용을 절감합니다. 얇은 판이나 얇은 직경의 와이어를 레이저 용접할 때 아크 용접만큼 멜트백에 취약하지 않습니다.